После открытия лазерной технологии в 1960 году точность и гибкость лазеров продемонстрировали большой потенциал для обработки материалов и поверхностей. Из-за высоких первоначальных затрат и низкой эффективности источников лазерного луча лазерная наплавка стала широко применяться только в 1980-х годах (Корбин и др., 2004). Он оказался многообещающей альтернативой традиционным методам электродуговой сварки и наплавки, поскольку ограниченное тепловложение приводит к низкому разжижению и общему уменьшению дефектов (Моргано и Валенте, 2018).

По своей сути лазерная наплавка представляет собой процесс лазерной сварки, при котором отдельные сварные швы выравниваются и накладываются на материал подложки. В простейшей форме его используют для плакирования металлических поверхностей металлами или карбидами. Типичным применением является армирование механических деталей, которые используются в абразивных или коррозийных средах (Лахмайер и др., 2018). Плакирование пластичной круглой заготовки твердым и износостойким металлом улучшает трибологические свойства зубчатых колес и подшипников. По сравнению с другими процессами наплавки лазерный процесс очень гибок, и поэтому более высокие инвестиции в лазерный источник часто оправданы. Аддитивное производство с лазерной наплавкой развивалось вместе с необходимостью ремонта изношенных волочильных штампов для штамповки металла (Леви и др., 2003). Кроме того, возможно усиление конструкций повышенной сложности, используемых в автомобильной промышленности.

Как правило, головки для лазерной наплавки существуют в двух различных конфигурациях, которые сами по себе различаются проволокой и материалом на основе порошка. В то же время обе системы могут быть спроектированы с внеосевой или коаксиальной подачей материала (Ламмерс и др., 2018).

Лазерное осаждение металла при чистой наплавке обычно рассчитано на максимальную скорость осаждения. Поэтому большое количество проволоки или порошкового материала добавляется в зону лазерной обработки вне оси. Для сложных аддитивных задач с более высоким разрешением требуется установка коаксиального порошкового или проволочного сопла.

Одним из основных преимуществ лазерной наплавки для аддитивного производства является большой объем сборки, при этом некоторые камеры сборки могут иметь размер в несколько кубических метров. Возможность добавления на существующие поверхности произвольной формы позволяет сочетать высокоскоростную традиционную обработку и специализированную аддитивную обработку. производство.

Успехи в разработке технологических процессов позволяют не только менять сложность, но и использовать специальные и даже трудносвариваемые материалы. Лазерная наплавка не ограничивается только металлами: даже керамику или карбиды можно использовать для диспергирования на металлических поверхностях для придания функциональности деталям, напечатанным на 3D-принтере.

Благодаря усовершенствованному мониторингу процессов и контурам управления с обратной связью можно производить и ремонтировать даже более крупные объекты с более длительной продолжительностью печати и, в конечном итоге, важные для безопасности авиационные детали.