採用雷射技術進行混合製造的一項里程碑

KUKA 在一個德國聯邦教育及研究部 (BMBF) 與卡爾斯魯厄理工學院 (KIT) 主持的專案中,聯合弗勞恩霍夫雷射技術研究所 (ILT) 及其他工業合作夥伴,共同研究如何將混合 LMD 技術整合到製造鏈中。專案採用了雷射金屬沉積 (LMD) 技術,即大眾所說的 3D 列印。KUKA 機器人構成了設備的基礎。

2020年6月3日

混合增材製造:節約資源的靈活 3D 金屬列印

現在的生產車間仍是傳統減材製造技術的天下。在此過程中,往往需要對結構複雜的鍛件和鑄件進行複雜加工。例如,在飛機製造中製造高性能和輕質零件時,仍然總有多達 90% 的原材料會被切削掉。相反,增材製造則是將零件逐層組裝起來。它不僅可節約資源,避免產生生產廢料,此外還使生產十分靈活。 
配備專用感測器和軟體的 KUKA 機器人構成了混合增材製造的基礎

混合增材製造作為實用替代方案

混合增材製造是傳統加工方式的實用替代方案。它是以傳統方式製造毛坯,例如透過鍛造或鑄造,再增加其他幾何結構,從而使零件個別化——例如,在德國聯邦教育及研究部 (BMBF) 支持的 ProLMD 專案中,則是利用 LMD 雷射熔覆焊技術。與其他增材技術相比的優勢在於組裝率高。例如,由此可以高效製造局部加強的飛機結構零件或高功能渦輪元件。然而,到目前為止,高昂的成本和苛刻的加工條件常常阻礙了該技術的廣泛應用。

由於進行雷射熔覆焊時,必須防止材料發生氧化,且整台設備都處於保護氣體環境下,因此目前為止,待加工零件的尺寸常常受到限制。

KUKA 雷射應用業務部門負責人 Günter Neumann

基於 KUKA LMD 技術混合製造大型零件

ProLMD 專案的目標在於,研發可靠而高效的製程和系統技術,以便將 LMD 技術應用於製造大型零件。該系統應滿足航空航太等領域最先進的生產技術和極高的安全要求。基於 KUKA 機器人的標準化系統技術具有成本優勢。由於使用了一個光纖制導系統,機器人在其工作區域內幾乎不受限制。由此,即使在批次量較小時,也能夠靈活處理零件幾何結構和零件尺寸。
ProLMD 對高效 LMD 雷射熔覆焊製程進行研發

LMD 雷射熔覆焊的優勢:製造時間縮短、成本降低

今後幾年,ProLMD 專案的研究結果將應用到專案合作夥伴 MTU、空客和戴姆勒的生產線上。「我們認為,這將是混合製造技術工業應用的一項里程碑。」KUKA ProLMD 專案經理 Lars Ott 說。專家們預計,該技術將使製造時間縮短 50%,並使成本降低 20% 至 30%。此外,實施該技術,還有助於不斷提高生產中的資源利用率。

KUKA 在該專案中將大力依靠亞琛生產基地機器人輔助雷射技術部門的專家們長年積累的豐富經驗。KUKA 為該專案設計製造了兩條一模一樣的混合增材製造生產線,已分別用於本集團位於亞琛維爾塞倫生產基地的車間,以及附近的弗勞恩霍夫研究所。「長期來看,我們將力爭使這項技術達到批量生產的成熟度。」Günter Neumann 介紹說。

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