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活動專題 【機床商務網欄目 科技動態(tài)】在Timothy W. Simpson的專欄文章里面，他一直在討論和探究定向能沉積(DED)工藝在增材制造(AM)中的優(yōu)勢：如何將其擴展到更大的組件，如何將其用于維修和制造，以及如何將多種金屬材料同時添加到組件當中。
大多數(shù)討論集中在粉末饋送系統(tǒng)，其中粉末饋送(吹)到熔體池是通過小噴嘴的。DED系統(tǒng)也可以用金屬絲代替粉末來制造AM，而工業(yè)用線材供電的DED系統(tǒng)也可以使用激光、電子束和等離子體電弧作為熔化金屬絲的熱能來源。
為什么要給DED用電線？SIMPSON想到了幾個原因。首先，對于DED系統(tǒng)來說，金屬絲通常比粉末更便宜。由于焊接和相關行業(yè)的發(fā)展，金屬絲更加容易獲得，金屬絲的價格范圍從1.5到2倍巴斯托克，而粉末的價格則是5到10倍。如果你買的夠多的話，可能會更便宜。
第二，一般公司通常會有很多儲存和處理電線的經驗，這比處理粉末安全得多。不必擔心吸入的風險。與粉末饋電系統(tǒng)相比，金屬絲饋電系統(tǒng)的材料捕獲率要高得多。如果這個過程運行得很好，那么幾乎所有進入熔體池的金屬絲都會融化并凝固在零件上或在零件內部形成一層。這比你用粉末獲得的20%到80%的捕獲率要有效得多。
公司也知道如何對生產中使用的電線進行鑒定。這讓Norsk Titanium公司成為了航空航天行業(yè)合格的一級供應商。此外，該公司還為波音公司提供了美國聯(lián)邦航空管理局(FAA)認證的零部件。事實上，該公司已經與SAE International合作，推出了一種新的等離子弧技術用于航空零部件的線進DED標準。這一標準將使其他公司和供應商更容易對其電源化DED流程進行認證，并為FAA等監(jiān)管機構認證零部件。
有線饋電DED系統(tǒng)的一大優(yōu)點是沉積速率高。當我們有來自Sciaky公司的電子束有線饋電系統(tǒng)時，我們每小時可以沉積15到20磅的鈦。這比粉末床聚變系統(tǒng)的建造速度快了幾個數(shù)量級，這也是DED系統(tǒng)能夠更容易擴大規(guī)模以增加制造大型部件的另一個原因。事實上，Sciaky的大尺寸系統(tǒng)可以制造長達19英尺或直徑達8英尺的部件。
不幸的是，高沉積速率也是線饋DED的缺點之一。想想要以如此高的速度融化一根金屬絲所需要的所有能量，以及在制作過程中金屬絲內部發(fā)生的快速加熱和冷卻。大的熱梯度，就會導致零件產生大量的殘余應力，如果不小心就會造成嚴重的變形(見圖片)。幸運的是，模擬軟件現(xiàn)在可以幫助我們在這些變形發(fā)生之前檢測和減輕它們，而像Scikay的夾層實時成像和傳感系統(tǒng)這樣的閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以幫助管理熱負荷，同時確保高質量的構建。
后，另一個大的缺點是準確性。零件的制造速度很快，但當涉及到線饋DED時，它們就不準確了。這讓我想起給蛋糕涂糖霜。蛋糕上的糖霜很快就會出來，但是你得回去把它弄平，讓它看起來更漂亮，得到你想要的細節(jié)。同樣的想法也適用于電線饋電的DED：你可以得到一個近網形狀的零件，需要加工和精加工才能滿足公差，這對操作人員來說，當然不是件壞事。
(原標題：Additive Manufacturing with Wire)
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