采用激光工艺进行混合制造的一项里程碑

KUKA 在一个德国联邦教育及研究部 (BMBF) 与卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT) 主持的项目中,联合弗劳恩霍夫激光技术研究所 (ILT) 及其他工业合作伙伴,共同研究如何将混合 LMD 工艺集成到制造链中。项目采用了激光金属沉积 (LMD) 工艺,即大众所说的 3D 打印。KUKA 机器人构成了设备的基础。

2020年6月3日

混合增材制造:节约资源的灵活 3D 金属打印

现在的生产车间仍是传统减材制造工艺的天下。在此过程中,往往需要对结构复杂的锻造和铸造部件进行复杂加工。例如,在飞机制造中制造高性能和轻质部件时,仍然总有多达 90% 的原材料会被切削掉。相反,增材制造则是将部件逐层组装起来。它不仅可节约资源,避免产生生产废料,此外还使生产十分灵活。 
配备专用传感系统和软件的 KUKA 机器人构成了混合增材制造的基础

混合增材制造作为实用替代方案

混合增材制造是传统工艺的实用替代方案。它是以传统方式制造毛坯,例如通过锻造或铸造,再增加其他几何结构,从而使部件个性化——例如,在德国联邦教育及研究部 (BMBF) 支持的 ProLMD 项目中,则是利用 LMD 激光熔覆焊技术。与其他增材技术相比的优势在于组装率高。例如,由此可以高效制造局部加强的飞机结构部件或高功能涡轮组件。然而,到目前为止,高昂的成本和苛刻的加工条件常常阻碍了该工艺的广泛应用。

由于进行激光熔覆焊时,必须防止材料发生氧化,且整台设备都处于保护气体环境下,因此目前为止,待加工部件的尺寸常常受到限制。

KUKA 激光应用业务部门负责人 Günter Neumann

基于 KUKA LMD 工艺混合制造大型部件

ProLMD 项目的目标在于,研发可靠而高效的工艺和系统技术,以便将 LMD 工艺应用于制造大型部件。该系统应满足航空航天等领域最先进的生产技术和极高的安全要求。基于 KUKA 机器人的标准化系统技术具有成本优势。由于使用了一个光纤制导系统,机器人在其工作区域内几乎不受限制。由此,即使在批次量较小时,也能够灵活处理部件几何结构和部件尺寸。
ProLMD 对高效 LMD 激光熔覆焊工艺进行研发

LMD 激光熔覆焊的优势:制造时间缩短、成本降低

今后几年,ProLMD 项目的研究结果将应用到项目合作伙伴 MTU、空客和戴姆勒的生产线上。“我们认为,这将是混合制造工艺工业应用的一项里程碑。”KUKA ProLMD 项目经理 Lars Ott 说。专家们预计,该工艺将使制造时间缩短 50%,并使成本降低 20% 至 30%。此外,实施该工艺,还有助于不断提高生产中的资源利用率。

KUKA 在该项目中将大力依靠亚琛生产基地机器人辅助激光工艺部门的专家们长年积累的丰富经验。KUKA 为该项目设计制造了两条一模一样的混合增材制造生产线,已分别用于本集团位于亚琛维尔塞伦生产基地的车间,以及附近的弗劳恩霍夫研究所。“长期来看,我们将力争使这项工艺达到批量生产的成熟度。”Günter Neumann 介绍说。

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