解析增材和減材制造的混合加工技術
當考慮一個零件是用增材制造還是用減材制造時，一般來說會考慮其復雜性。對于高復雜性的零部件來說，增材制造是一種必然選擇，因為它能賦予完整的幾何自由度去構建具有復雜內部結構和功能的零部件。基于數控加工的減材制造對于常規形狀的零件來說能實現高的生產效率以及非常緊密的公差。因此，越是復雜的零部件，就越適合用增材制造技術，需要說明的是，如果零件規格要求更嚴格的公差，通常需要用傳統的方法。
但是，這兩種方法都有著各自的優點和局限性。激光燒結增材制造本質上是用激光光束沿著工具路徑來熔化昂貴的粉末，一次只創建一個零件的一層。這個過程比傳統的數控金屬加工速度至少慢了一個數量級。要達到減材制造的速度需要權衡三維中每一層的厚度。你可以用更高的能量輸入或是生成更厚的粉末層或是更快的成型以提高生產率，但表面光潔度會受影響。或者你可以接受一個緩慢的過程，來形成較小的層，獲得更好的表面光潔度。
甚至可能接受更慢的過程，來形成更薄的層，以獲得更好的表面光潔度。在某些類型的數控機床平臺，你仍需要后沉積工序。這就是增材制造和減材制造的“斗爭”所在。這兩種技術被視為互相競爭性的技術，而不是彼此互補。而現在，我們在它們之間搭建起了“橋梁”（見左圖）。
混合加工技術能提供從純粹的增材到減材制造之間的全面選擇。混合加工就是這座“橋梁”，我們可以將這兩種技術融合在一起，來打印材料，在已有的零部件上添加金屬，從無到有構建零件，然后把它們融合在一起。
混合加工
大部分情況下，增材制造的零部件不能滿足傳統加工的需求。有些功能對表面光潔度或公差有要求，而這不能通過直接材料沉積來獲得。在CNC數控機床上增加定向的能量沉積，將能結合金屬3D打印的復雜性以及傳統數控加工的表面光潔度。
這種混合加工系統可以通過實現較厚的沉積層來最大限度地提高增材制造的生產率，因為能在同一臺機器內提高表面光潔度。通過采用一個非常精密的機床，再加上一種調整過的沉積噴嘴，該機器可以從無到有打印零部件或是將材料增加到已有的工件上，然后按照指令進行加工。你可以先打印一點，然后將噴嘴換成銑削刀具進行加工，為下一層沉積做表面處理，再換回噴嘴來沉積下一層材料。或者你也可以打印直到成品完成，然后再加工這個零件。
在Mitsui Seiki（三井精機），我們的混合加工系統是一個5軸加工中心平臺，精度為15μm，15,000至30,000rpm的CAT或HSK主軸。和主軸保持一致的噴嘴、光纖激光器、粉末的進料系統，將這些集成到一臺加工中心中，我們就得到了一個可以在常規數控加工和增材制造之間來回改變的混合加工系統。
將噴嘴直接載入換刀裝置，就像其他常規的銑削刀具一樣，多個噴嘴可以支持不同的粉末流速和激光加工工藝。可以最大限度地挖掘其他噴嘴的潛力，來進行局部熱處理、表面清洗、部分干燥、燒掉冷卻劑、為下一層做表面處理，甚至還可以進行激光鉆孔或激光切割。憑借這種混合加工方法，您可以從無到有地打印整個零部件，或是將材料添加到現有的零部件上，或是回收磨損零件來提高耐磨損性，或是修復損壞的零件。
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