定向能量沉积（DED/LMD）
激光在零件上熔出熔池；吹入的粉末增添金属（定向能量沉积）
定向能量沉积（DED）在金属落下的位置把它熔化来添加金属，就像一支用来堆积而不是连接的焊枪。在激光金属沉积（LMD，其最常见的形式）中，激光熔出一个小熔池，吹入的粉末成为新的金属。它是修复昂贵的磨损零件、给现有零件添加特征的首选方法。
工作原理
熔出小熔池。 聚焦的激光束（通常几百瓦到几千瓦）在零件上熔化一个点。这个熔池（一小滩液态金属）宽几毫米。
吹入粉末。 光束周围的喷嘴把细金属粉末吹入熔池。氩气（一种惰性气体）输送粉末，并保护炽热的金属不接触空气。
让焊道凝固。 粉末熔入熔池。沉积头移走后，它身后的金属在不到一秒内冷却成焊道（一条凸起的新金属轨迹）。
走完一层，再上升一层。 机器人或五轴机床（还能倾斜和转动零件的机床）引导沉积头沿每一层的路径移动。然后上升一层，重复。
机加工到尺寸。 表面带有波纹，并且略微超尺寸，因此零件要经铣削或磨削成最终形状。在修复中，这会恢复原来的轮廓。
关键数据
- 材料
- 可焊接的金属：钛合金、镍基高温合金（用于喷气发动机的耐热合金）、不锈钢和工具钢、钴合金和铜合金。混合两种粉末，可使一种金属渐变成另一种
- 典型零件
- 修复后的涡轮叶片、轴和模具；耐磨涂层；给现有零件添加的特征；近净形坯件（接近最终形状，只需轻度加工）
- 零件尺寸
- 从几毫米的修补，到一米以上的零件，受机器人或机床臂展限制
- 精度
- 沉积态约 ±0.5 mm；最终加工后可达约 ±0.05 mm
- 表面质量
- 沉积态粗糙且有波纹；只有加工后才光滑
- 适合的批量
- 单件、修复和小批量
- 模具与设备成本
- 无需模具。工业激光系统通常几十万美元到一百多万美元
- 速度
- 通常每小时约 0.1–2 kg 金属：比粉末床熔融快，比 WAAM 慢
优点与局限
优点
- 可在现有零件上添加金属，因此能修复磨损的零件
- 无需粉末床即可制造大型零件
- 可在同一零件内切换或混合金属
- 可倾斜的五轴沉积头无需支撑就能做出许多悬垂结构
局限
- 表面粗糙：几乎每个零件之后都需要机加工
- 细节比粉末床熔融粗糙：做不出精细的点阵或微小的孔
- 热量会造成应力和变形，必须加以控制
- 激光昂贵，细金属粉末还有火灾和吸入危险
应用领域
- 航空航天修复涡轮叶片叶尖和整体叶盘（一体式带叶片的盘）；钛预制坯
- 发电修复磨损的涡轮和泵零件
- 石油和天然气钻具和阀门上的耐磨耐蚀熔覆层
- 工装模具修复和改造模具，而不是更换
- 重工业修复磨损的轴、辊和齿轮
如何识别
- 表面上有细密平行的波纹，沉积头每扫过一道，就留下一条焊道。
- 新金属与原零件相接的分界线，在切开或抛光的表面上可见。
- 同一个零件上，加工过的面紧挨着粗糙起伏的面。
- 厚壁，边缘呈圆润的焊道状，而不是尖角。
对比
观看
3Dnatives · 两分钟入门 DED、它的材料和用途
AM Media | The Cool Parts Show · 专家比较送粉与送丝，并解释为什么五轴沉积头不需要支撑
AM Media | The Cool Parts Show · 真实的修复作业：把新金属铺在磨损的叶尖上
Vision Miner · 送丝式激光沉积工作中
查看实拍照片
- 维基百科：定向能量沉积 — 送粉式和送丝式的工作原理；照片较少
- 维基共享资源图片搜索
记住
- DED 用聚焦的热源和粉末或焊丝，在添加金属的位置把它熔化。
- 它擅长修复和给现有零件添料，以及制造大型粗糙的形状。
- 要规划后续加工：零件从机器上下来时带有波纹，并且略微超尺寸。
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