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线材增材制造技术全攻略｜高效低成本制造解决方案

发表时间：2026-03-11 17:09:49
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摘要该系统具有成本较低、易于操作等优点。同时，也会有一些缺点。

　　【机床商务网栏目科技动态】在Timothy W. Simpson的专栏文章里面，他一直在讨论和探究定向能沉积(DED)工艺在增材制造(AM)中的优势：如何将其扩展到更大的组件，如何将其用于维修和制造，以及如何将多种金属材料同时添加到组件当中。

　　大多数讨论集中在粉末馈送系统，其中粉末馈送(吹)到熔体池是通过小喷嘴的。DED系统也可以用金属丝代替粉末来制造AM，而工业用线材供电的DED系统也可以使用激光、电子束和等离子体电弧作为熔化金属丝的热能来源。

　　为什么要给DED用电线？SIMPSON想到了几个原因。首先，对于DED系统来说，金属丝通常比粉末更便宜。由于焊接和相关行业的发展，金属丝更加容易获得，金属丝的价格范围从1.5到2倍巴斯托克，而粉末的价格则是5到10倍。如果你买的够多的话，可能会更便宜。

　　第二，一般公司通常会有很多储存和处理电线的经验，这比处理粉末安全得多。不必担心吸入的风险。与粉末馈电系统相比，金属丝馈电系统的材料捕获率要高得多。如果这个过程运行得很好，那么几乎所有进入熔体池的金属丝都会融化并凝固在零件上或在零件内部形成一层。这比你用粉末获得的20%到80%的捕获率要有效得多。

　　公司也知道如何对生产中使用的电线进行鉴定。这让Norsk Titanium公司成为了航空航天行业合格的一级供应商。此外，该公司还为波音公司提供了美国联邦航空管理局(FAA)认证的零部件。事实上，该公司已经与SAE International合作，推出了一种新的等离子弧技术用于航空零部件的线进DED标准。这一标准将使其他公司和供应商更容易对其电源化DED流程进行认证，并为FAA等监管机构认证零部件。

　　有线馈电DED系统的一大优点是沉积速率高。当我们有来自Sciaky公司的电子束有线馈电系统时，我们每小时可以沉积15到20磅的钛。这比粉末床聚变系统的建造速度快了几个数量级，这也是DED系统能够更容易扩大规模以增加制造大型部件的另一个原因。事实上，Sciaky的大尺寸系统可以制造长达19英尺或直径达8英尺的部件。

　　不幸的是，高沉积速率也是线馈DED的缺点之一。想想要以如此高的速度融化一根金属丝所需要的所有能量，以及在制作过程中金属丝内部发生的快速加热和冷却。大的热梯度，就会导致零件产生大量的残余应力，如果不小心就会造成严重的变形(见图片)。幸运的是，模拟软件现在可以帮助我们在这些变形发生之前检测和减轻它们，而像Scikay的夹层实时成像和传感系统这样的闭环控制系统，可以帮助管理热负荷，同时确保高质量的构建。

　　后，另一个大的缺点是准确性。零件的制造速度很快，但当涉及到线馈DED时，它们就不准确了。这让我想起给蛋糕涂糖霜。蛋糕上的糖霜很快就会出来，但是你得回去把它弄平，让它看起来更漂亮，得到你想要的细节。同样的想法也适用于电线馈电的DED：你可以得到一个近网形状的零件，需要加工和精加工才能满足公差，这对操作人员来说，当然不是件坏事。

　　(原标题：Additive Manufacturing with Wire)

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