激光金属熔覆 (Laser Metal Deposition)

激光金属熔覆 – 适合不同应用的工艺

激光金属熔覆 是一种适合金属和金属陶瓷混合材料的增材制造工艺。借此可以打造或修改 3D 几何形状。使用该生产方法，激光也可以进行修复或镀膜。因此在航空航天领域，增材制造被用于修复涡轮叶片。在工具和模具制造领域，可以修复破裂或磨损的边缘和造形功能表面，或者甚至是在局部加装装甲。为了防止磨损和腐蚀，在能源技术或石油化学领域，为轴承位置、滚子或液压部件镀膜。而且在汽车制造领域也使用增材制造。在此对大量部件进行改良。

通快客户可受益于丰富多样的激光器与激光系统。针对激光技术的许多应用，我们拥有多年的工艺知识和服务经验。因此，也可以将增材制造与激光焊接或激光切割相结合。

激光金属熔覆的国际通用名多为“Laser Metal Deposition”，缩写 LMD。这种说法也源自“Direct Metal Deposition”（直接金属熔覆，DMD）、“Direct Energy Deposition”（直接能量熔覆，DED）或“Laser Cladding”（激光熔覆，LC）

激光金属熔覆的优势是什么？

产出率更高

使用激光金属熔覆可形成粗糙与非常精细的结构。相比较其他 增材制造方法，它具有很快的建立速率。

多样化材料

在工艺过程中，同时输送和供给多种粉末。从而可以研发自己的合金或者在材料之间切换。以此形成三明治结构。

灵活性

在 3D 零件和不平整的表面上可以简单地打印出结构。而且也可以轻易地改动几何形状。

轻松更换材料

激光金属熔覆可在一道工序中轻松切换各种材料。

新工艺

激光金属熔覆可用于修复模具或部件，例如用于航空航天领域。也可以用于涂覆薄的防腐和耐磨层。

创新

在工艺技术的帮助下，可以实现每分钟数百米的最高速度：例如，高速激光金属熔覆在制动盘镀膜时发挥了其强大优势。

光源在不同的 LMD 应用中有何不同？

激光金属熔覆 (LMD)

常规激光金属熔覆用于灵活涂层、修复和增材修改 3D 部件。因为该工艺不需要加工舱，所以也可以加工 超大部件。涂覆的层通过熔融冶金法与基底结合，因此可以实现通常能与标准品质媲美的高强度。 

高速激光金属熔覆 (HS-LMD)

高速激光金属熔覆基于 Fraunhofer ILT 开发的 EHLA 工艺（EHLA= 超高速激光金属熔覆）。它适合为旋转对称部件大面积涂覆薄层。与 常规激光金属熔覆 一样，涂覆的层通过熔融冶金法与基底焊接在一起。得益于非常高的流程速度以及同时进行的快速冷却， 可实现更高的强度。因此也可以加工  被认为难以焊接的材料（例如铸件）。

用绿光激光束进行激光金属熔覆

用绿光激光束进行激光金属熔覆对于高反射材料特别有效，例如纯铜、铜合金、青铜、铝合金或贵金属合金。绿光波长相比较红外线波长范围具有明显更高的吸收率；对于纯铜和铜合金，可以实现高许多倍的吸收率。相比较红外线波长，用绿光波长的增材制造在加工铜合金时可以明显更低的激光功率实现更多层数和近净形构造。

激光金属熔覆和高速激光金属熔覆是如何工作的？

激光金属熔覆 (LMD)

在常规的激光金属熔覆中，激光束先局部加热工件，然后形成熔池。然后从激光加工头的喷嘴将精细金属粉直接喷入熔池。这些材料在此熔化并与基底材料结合。 之后留下大约 0.2 至 1 毫米厚的涂层。以此形成相互焊接在一起的熔珠，其在现有基体上形成结构或者构成整个部件。 需要时可以上下叠加多层。通过激光金属熔覆，可以在 3D 表面上形成很高的建立或体积速率，即高达数个 cm³/min 单位，而且进给速度从 500 mm/min 到每分钟数米。为实现线条、平面与轮廓形状涂覆，自动控制型激光加工头会在工件上方移动。智能传感系统确保层厚各处始终均匀。 

高速激光金属熔覆 (HS-LMD)

在高速激光金属熔覆过程中，粉末颗粒在基底表面上方就已经几乎加热到了熔化温度。因此，熔化粉末颗粒只需要较少的时间。效果：明显提升流程速度。由于热效应更小，通过高速激光金属熔覆也可以为对热非常敏感的材料，如铝合金和铸铁合金，进行涂层。通过 HS-LMD 工艺可以在旋转对称表面上形成很高的表面速率，最高达 1500 cm²/min。同时实现高达每分钟数百米的 进给速度。

了解是什么激发了我们客户的热情

我们有时会自费实施应用创意。在获得成功之前可能需要一段时间，此时必须咬牙坚持。

Christoph Hauck

toolcraft AG 首席技术和销售官

前往成功案例

激光金属熔覆适用于什么？

涂镀

提升您部件的价值——借助防护层对抗腐蚀或磨损。通过用激光粉末进行激光金属熔覆形成强化部件的涂层，从而使其耐受盐水、化学物质或天气影响。不同于热喷涂等传统工艺， 工件在此仅承受很低的热负荷，因此 产生的歪斜（即使有的话）非常小。 借助 LMD 可以实现各种不同的材料混合和层结构。通过使用超实惠的材料生产部件，然后为其涂覆上高品质涂层，可以节省生产成本。

增材制造

激光金属熔覆使个性化制造部件时设计更加自由，尤其是相较于普通压模。通过用辅料进行激光金属熔覆 可形成新的结构或改动现有部件的形状与表面结构。即使是不匹配 3D 打印机成型区域的大规格部件，也能以此方式完整生成。

修复

想要实现更多附加值？通过激光粉末激光金属熔覆快速、轻松地 修复昂贵的部件或模具。大大小小的损伤都可以迅速修复，且几乎无痕。也可以更改设计。从而节省时间、能源和材料。尤其是针对昂贵的金属，如镍或钛，相当值得。典型的应用示例 有涡轮叶片、各种活塞、阀门、轴或模具。

接合

激光金属熔覆也适合用作接合工艺使用，例如用于填补数毫米缝隙。从而形成均匀严密的接缝——完全无需精加工。同轴送粉使得该焊接工艺可以 三维方式完成，且不受方向限制——让您在生产链中保持灵活自如。通过激光金属熔覆 也可以连接不同的材料，例如钢和铝铸件。 从而可以焊接例如电动机的电池。

工作中的激光金属熔覆和高速激光金属熔覆

激光金属熔覆适用于哪些产品？

TruLaser Cell 3000

使用高精度的紧凑型五轴激光加工机床让您保持灵活应变：得益于快速更换工艺转接头，可进行二维与三维焊接、切割以及激光金属熔覆。

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TruLaser Cell 7040

理想装备——无论是需要加工二维或三维部件，还是管件，都能搞定。切割、焊接和激光金属熔覆可自由切换。 

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DepositionLine

开辟新的市场。无论是涂层、修复，还是增材制造——您可获得由光源、送粉机、加工头和喷嘴组成的个性化解决方案。

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