灵活，经济，高效！探秘电弧增材制造技术

3D 打印技术提高了企业的灵活性，正在受到越来越多行业的青睐，在汽车、电子、消费品、石油和天然气、航空航天等行业都有潜在的应用。电弧增材制造技术（或电弧3D金属打印）作为增材制造的分支，具有非常大的应用潜力，是推动企业实现小批量个性化生产模式的重要解决方案。CMT冷金属过渡工艺作为伏能士的代表性工艺，能够非常好地满足增材制造对焊接技术的高要求。

01 电弧增材制造技术究竟是什么？

传统的生产技术通常需要制造复杂的模具和工具，而且交付周期长、安装成本高。增材制造技术（AM）在原型制造方面具有非常大的优势，有助于大幅缩短开发周期。

金属增材制造技术可以大致分为两种基本类型：粉末工艺和丝材工艺。在粉末工艺中，各层是用熔化金属粉末堆积起来的，最常见的方法是粉末床工艺，精度高但速度相对较慢。丝材工艺则通过使用电子束、激光或电弧将丝材逐层熔化来构建工件。这些工艺的沉积效率很高，有助于缩短生产时间。

其中，电弧增材制造技术 （WAAM）属于定向能量沉积（DED）3D打印技术的一种，以丝材为原料，可以使用熔化极气体保护焊（GMAW）逐层堆积精密的零部件，熔敷率高达4公斤/小时。相比传统的制造方法，WAAM技术设备成本低、材料利用率高、成形组件灵活，是一种更具成本效益、可持续性的解决方案，易于实现自动化控制和复杂零部件的高效定制。另外，3D金属打印的部件通常更轻，可以降低飞机或车辆的油耗，同时还能增加运输车辆的有效载荷。

02 CMT工艺高度适配3D金属打印

对于大规模3D金属打印而言，焊接工艺的稳定性和温度控制至关重要。焊接过程需要尽可能低的能量，以便在堆积新层时，现有层不会再次熔化。换句话说，焊接过程需要尽可能的 "冷"。此外，焊接层必须连续、无飞溅且保持一致。如果出现任何瑕疵，这些瑕疵将在随后的每一层中复制。

伏能士的 CMT 冷金属过渡工艺作为代表的电弧增材技术，可以非常好地满足增材制造对焊接技术的高要求。其电弧稳定、热输入低、几乎无飞溅的特点有助于防止缺陷并减少返工。另外，CMT的两种衍生工艺特别适合WAAM。CMT additive process 针对大规模的3D金属打印进行了优化，它在实现高熔覆率的同时，只向工件传递非常少的热量。CMT Cycle Step 允许用户设置熔滴数量和循环之间的间隔时间，能够通进一步降低电弧功率。

CMT 电弧

电弧增材制造技术的核心是稳定的焊接系统。 正确的焊接路径、正确的焊接参数和工艺对于良好的打印效果缺一不可。此外，还需要一个高质量的自动焊接系统，以确保焊枪精确地按照路径进行焊接。

—— 增材制造专家
Philipp Roithinger

03 伏能士在电弧增材制造有哪些应用？

实际上，伏能士的焊接技术已经在多个领域的电弧增材制造中有深入的应用。例如，电子工业中使用高端材料加工风扇叶轮时，由于材料消耗率高，铣削工件的成本非常高，而对于厚度仅为 1.5 毫米的工件来说，用模具铸造并不总能满足关键的金属性能要求。利用基于 CMT Cycle Step 的电弧增材制造技术，可以用镍合金生产出风扇叶轮叶片，甚至用来修复部件。

金属3D打印的螺旋桨，G3Si1 steel

伏能士还与航空领域的合作伙伴共同开展了另一项应用。钛因为具有高抗拉强度、高韧性、耐腐蚀性和轻重量而成为飞机制造中的常用材料。大多数部件都是采用减材法制造的，即多达 90% 的材料被铣去，成本高昂且加工时间长。对比之下，使用CMT additive process工艺，通过电弧增材技术生产的部件可以大幅降低返工和工具磨损，降低总体生产成本。

通过金属3D打印，我们可以将螺旋桨等部件的使用寿命延长数年。不仅如此，所有需要的备件都可以按需打印，提高了企业生产的灵活性。未来，伏能士计划将电弧增材制造提升到一个新的水平，以扩大其应用范围，并实现更高的工艺稳定性。

—— 增材制造专家
Philipp Roithinger