从涡轮修复到精细轮廓， 紧凑型工艺头拓展加工边界

在许多工业工艺中，线材用作增材材料来构建或修复零部件。线材易于处理、使用安全且可实现精准输送。它通常比粉末更具成本效益，并且某些合金仅以线材形式提供。然而，基于线材的沉积头传统上比基于粉末的沉积头更复杂、更重。这使得其使用要求更高，尤其是当沉积头需要沿工件轮廓移动时。

目前，德国弗劳恩霍夫激光技术研究所（Fraunhofer ILT）与法国Cailabs公司正在扩大双方在基于线材的激光沉积领域的合作。Cailabs贡献了基于其多平面光转换（MPLC）技术的Canunda-DED工艺头。这种同轴光束整形原理能够以可控且可重现的方式，将激光能量分布在焊丝周围。这使得即使在较高功率水平下，也能精确控制能量输入。

在此基础上，弗劳恩霍夫激光技术研究所开发合适的工艺参数，并针对不同工业领域的各种应用对该系统进行验证。精确的光束轮廓支持能量向焊丝的稳定输入。即使在需要精细轮廓或局部材料堆叠的情况下，也能实现均匀沉积。

面向工业应用的紧凑型工艺头

此次合作的目标是开发一个总重量低于五公斤的紧凑型沉积头，重量轻巧，足以直接安装在机器人臂上，并能顺畅地集成到现有系统中。同时，合作双方计划实现超过12kW激光功率水平的应用能力。这将支持更大尺寸部件的修复和构建，并有助于缩短加工时间。

Cailabs首席执行官Jean-François Morizur表示：“在Cailabs，我们致力于基于核心光束整形技术，开发具有强大工业影响力的产品。我们相信，与弗劳恩霍夫激光技术研究所的合作将充分展示我们的技术在先进制造领域的潜力。”

工艺知识与精确光束形状的结合

在许多工业应用中，例如涡轮机或工具修复，需要非常微小和精确的结构。借助新的光束轮廓和弗劳恩霍夫激光技术研究所的工艺专长，目标是实现宽度低于1毫米的结构，这是迈向精确修复和高分辨率混合制造的重要一步。

弗劳恩霍夫激光技术研究所激光材料沉积部门负责人Thomas Schopphoven博士表示：“我们已经为航空航天、能源系统和工具制造等关键应用开发了基于线材的沉积工艺。这些经验将直接应用于过程控制、材料选择和熔池动力学分析中。”

Schopphoven领导的团队目前正在使用基于物理的模拟，为不同的加工场景定义参数窗口。这包括针对不同材料，调整送丝速度、焊丝直径、激光功率和导向策略。与此同时，机器人引导的系统环境也正在搭建中，Canunda-DED工艺头将在此环境中进行测试。

为机器人臂带来新的自由度

总部位于雷恩的Cailabs公司是先进激光光束整形领域的领先企业之一。其MPLC技术使用多个相位整形平面来形成稳定且可重现的光束轮廓。该方法在光束质量至关重要的领域（如航空航天、光通信和工业激光加工）已证明其有效性。它具有低损耗、坚固耐用且在高功率水平下依然稳定的特点。

由于新型沉积头结构紧凑，可以直接安装在机器人臂上。这开启了新的可能性：机器人和生产系统可以进入以前使用较大型、固定式沉积头难以到达的区域，例如在修复小型部件或内部轮廓时。

之后，双方将准备系统试验，重点在于协调光束轮廓、送丝和导向策略，以实现在连续使用下的稳定运行。同时，他们还将为实际工业应用案例（例如复杂几何形状部件的修复或精细边缘的构建）做准备。

AKL—国际激光技术大会

第15届AKL—国际激光技术大会将于4月22日至24日在德国亚琛举行，届时将展示激光技术领域的最新前沿进展。本次大会汇集了来自工业界和研究领域的专家，共同探讨生产用激光技术的当前议题与趋势。作为会议议程的一部分，Cailabs公司将贡献一场技术演讲。

作者：Thomas Schopphoven（弗劳恩霍夫激光技术研究所激光材料沉积部门负责人）

来源：荣格-《国际工业激光商情》

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