金屬3D打印火箭燃燒室和噴嘴，ADDere激光電弧熔絲技術

南極熊導讀：使用激光+電弧混合熔絲增材制造這個思路，可實現(xiàn)最大達40米的超大型金屬3D打印效果。

2020年5月，ADDere公司宣布，它已經3D打印了一個火箭燃燒室和噴嘴，并無縫合并成一個全尺寸火箭推力室組件。

ADDere激光線材3D打印制造系統(tǒng)制造的大尺寸組件，可替代多種不同生產工藝的部件組裝，從而實現(xiàn)了比以前更先進的形狀。大尺寸集成部件的能力有助于減少零件數(shù)量，并且更加牢固。

這個不銹鋼零件高42英寸，直徑24英寸。ADDere報告稱，其冶金質量接近鋼坯級?；鸺龂娮斓慕M裝從開始到完成需要20個小時。3D打印后，噴嘴被加工成成品形狀，推力室主體上有3毫米的側壁，燃燒室部分的壁較厚。

Midwest Engineered Systems的ADDere 金屬3D打印機由多個版本組成，從較小規(guī)模的便攜式系統(tǒng)（如ADDere SYSTEM I）到后來專注于零件生產制造的升級版本。所有配置的金屬3D打印系統(tǒng)都是基于激光線3D打印制造技術，采用熔融沉積金屬的方式工作。

雖然這個過程聽起來很簡單，但ADDere機器的性能都在于其專用的硬件和軟件，注入了一流的性能。這種性能不僅體現(xiàn)在尺寸足夠大上，還體現(xiàn)在堅固、可重復的冶金性能上。ADDere系統(tǒng)所能達到的性能，使其成為航空航天、國防等高端制造行業(yè)的理想選擇，這些行業(yè)需要可靠的普通金屬和稀有金屬的大尺寸打印。

ADDere激光線材增材制造系統(tǒng)能夠用不銹鋼或Inconel等多種常見或特殊金屬基材料制造零件?？蛇x氬氣環(huán)境，擴展能力，可以用鈦金屬制造零件。 4千瓦的激光器與500安培的熱絲焊接組件相結合，為大規(guī)模的材料沉積提供了充足的能源。

實時傳感器系統(tǒng)是尺寸性能金屬打印質量的關鍵。通過閉環(huán)傳感和控制，ADDere系統(tǒng)可以穩(wěn)定制造出具有優(yōu)異的冶金質量的零件。

據南極熊了解，整個系統(tǒng)設計是以車間空間效率為前提的。所有激光線材金屬3D打印系統(tǒng)的組件都建立在一個可移動的框架上，這樣就可以很容易搬遷。100KVA的較低功率要求，也有助于系統(tǒng)在不同的地點輕松部署。



ADDere激光混合焊接系統(tǒng)采用了激光和焊絲電弧焊接系統(tǒng)的獨特組合，以及激光焊絲加成制造系統(tǒng)的閉環(huán)反饋工藝。與增材制造工藝類似，ADDere系統(tǒng)使用激光將焊縫鍵孔熔化到金屬中，同時使用傳統(tǒng)焊絲加熱焊絲填充焊縫。該工藝是船舶制造、壓力容器、裝甲電鍍和其他需要使用厚金屬板的領域，重型焊接應用的理想選擇。

激光混合焊接系統(tǒng)的優(yōu)點在于利用激光的能力，使焊縫的深度比單純的電弧焊要深得多，同時加入填充材料來加強焊縫，并考慮到焊縫寬度的差異。這樣就可以有效地進行單次焊接，而傳統(tǒng)的電弧焊通常需要多次焊接。使用激光混合焊接，可以實現(xiàn)單次焊接25mm的鍵孔深度。如果再加上兩面焊接的能力，可以有效地將深度提高一倍，從而實現(xiàn)更厚的應用。

ADDere激光混合系統(tǒng)的熱影響區(qū)比其他工藝更小，好處是減少了焊接材料的熱吸收。這是由于系統(tǒng)在生產焊縫時使用了強大而精確的激光熱源。精細控制和局部加熱減少了焊接區(qū)域外的材料變形；并減少了對焊后熱處理的需求，以糾正使用焊絲電弧焊或其他工藝產生的彎曲或翹曲。

此外，利用ADDere閉環(huán)反饋系統(tǒng)來監(jiān)督激光焊絲焊接過程的各個環(huán)節(jié)，有助于確保自動化焊接的成功。專有的反饋系統(tǒng)實時監(jiān)控各種焊接參數(shù)--包括記錄關鍵孔深度，評估焊縫尺寸，并根據需要對系統(tǒng)進行調整，以保證最高的焊接質量。

ADDere混合式激光焊絲焊接工藝具有極高的可擴展性。結合適當?shù)臋C器人自動化技術，系統(tǒng)可以支持長達40米的金屬3D打印。機器人集成也有助于確保高度的焊接重復性--由于激光加熱本身所提供的精細晶粒控制，這已經是非常出色的。