DED金属3Dプリントレーザーワイヤーフィーディング技術、Huanju Laserが新世代の多機能ワイヤーと粉末の同時供給レーザークラッディングヘッドを発表

南極熊の紹介：近年、指向性エネルギー堆積（DED）技術に代表されるレーザー金属積層造形技術が急速な発展を遂げています。その中で、レーザークラッディングヘッドは、DED プロセスのコアコンポーネントの 1 つとして、工業生産における地位を継続的に向上させています。高効率、環境に優しく、柔軟性のあるクラッディングヘッド製品の独立した研究開発と生産は、わが国におけるレーザー積層造形技術の広範な応用を促進する上で大きな意義を持っています。

2024年11月11日、南極熊は、蘇州大学光電科学工学学院のレーザー製造チームと蘇州環居レーザー技術有限公司（以下、「環居レーザー」という）が共同で新世代のCH-WPC60「光の中で線/粉末を供給する」可変スポット多機能クラッディングヘッドを開発したことを知りました。中心軸上の単一の粉末ビームまたは線を囲む環状光スポットの独自の特許技術を採用しています。光、粉末/線、保護ガスが同軸であり、線供給と粉末供給の機能を切り替えることができます。無方向性スキャンと広いプロセス範囲の利点があり、レーザー表面強化と修復、付加製造、フィラー溶接などの分野に適用できます。

近年、Huanju Laserは最先端のレーザークラッディング技術の研究開発に注力し、独自の知的財産権と「光コーティング粉末/ワイヤ」技術を中核とする一連の積層製造装置を発売し、複数の産業応用分野で主導的な技術的優位性を発揮しています。
光ファイバー・粉末供給クラッディングヘッドの革新的な利点<br /> クラッディングヘッドは、DED レーザー積層造形技術の重要な中核コンポーネントです。粉末供給と比較して、レーザーワイヤ供給には、ほぼ 100% の材料利用率、低多孔性、低コスト、低汚染など、多くの利点があります。初期のレーザーワイヤ送給クラッディング/溶接技術では、側軸ワイヤ送給構造が採用されていましたが、構造は単純でしたが、方向性や光ワイヤ結合位置の変動に対する感度に問題がありました。近年、国内外で同軸線給電構造が登場しており、その多くはマルチビーム収束方式であり、構造と制御の複雑さが増し、方向性の問題はまだ完全に解決されていません。
CH-WPC60は、Huanju Laserが新たに発売した多機能レーザークラッディングヘッドです。ワイヤ供給、粉末供給、粉末供給の3つの機能を備えており、表面強化、積層造形、溶接のアプリケーション要件を満たすことができます。中心軸上の単一のワイヤまたは粉末ビームを囲む環状光スポットの革新的な特許技術を採用しています。光、粉末/ワイヤ、シールドガスが同軸に統合されているため、クラッディングプロセスが無方向性になり、エネルギー分布がより均一になり、より幅広いシナリオに適応できます。従来のサイド軸ワイヤ供給と比較して、このクラッディングヘッドには次の大きな利点があります。
（1）環状集束スポット、無方向性スキャン。（2）インビームワイヤ供給/粉末供給/粉末粉末供給。（3）必要なレーザーは1つだけで、ベースモードとマルチモードの両方のモードが利用可能です。（4）ワイヤ供給材料の利用率はほぼ100％で、積層造形プロセスはグリーンで環境に優しく、粉末粒子による汚染はありません。（5）オープン環境レーザー堆積プロセスでは、酸素などのガスのドーピングを大幅に削減でき、堆積層の酸化度と低多孔性がさらに低下します。（6）可変スポットクラッディング、異なる幅の単一のクラッディングチャネルを生成し、異なる電力に適応します。（7）クラッディングヘッドはコンパクトな構造で、操作が簡単で、メンテナンスが簡単です。（8）拡張可能な同軸温度監視、溶融池監視など。（9）統合されたシーリングと水冷構造。
△ Huanju Laser CH-WPC60 ワイヤー/粉末供給クラッディングヘッド

△ CH-WPC60 クラッドヘッド主要技術パラメータ表

革新的な「光ラップワイヤ/粉末」技術により、Huanju Laser は製造プロセスをさらに最適化し、複雑さとコストを増大させることなくクラッディングプロセスの完成品の品質を向上させることができます。堆積は、鉄系合金、チタン合金、ニッケル系合金、アルミニウム合金など、一般的に使用される幅広い材料に適用できます。
△CH-WPC60 部分ワイヤ送給堆積効果図
クラッディングヘッドのコア製品各種<br /> CH-WPC60に加えて、Huanju Laserは、さまざまな出力と作業シナリオに適した10種類以上の光学内粉末供給ヘッドを開発しました。円形スポット出力は2kWから15kWまでをカバーし、360°空間クラッディングヘッド、長焦点狭空間クラッディングヘッドなどが含まれます。これらの粉末供給ヘッドは、さまざまなオーバーハング構造のサポートなしの完全自由な積層造形を実現し、非常に狭いスペースでのノズルのアクセス性を実現できるため、金型修理などの複雑なシナリオに適しています。成形部品の表面粗さはRa1～12μmで、最低でもRa0.8μmに達します。
さらに、Huanju Laserが発売したブロードバンド粉末供給ヘッドは、幅40mmの二重長方形スポットを採用しています。新しい「光クランプ粉末」技術により、堆積効率が大幅に向上し、大面積の積層造形を短時間で完了できます。堆積効率は 1000cm3/h と高く、エネルギー採掘や造船など、速度とカバー範囲に対する要件が高いシナリオに特に適しています。レーザー内部粉末供給クラッディングヘッドと処理結果の一部は次のとおりです。

代表的な応用分野<br /> Antarctic Bear は、蘇州 Huanju Laser の公式ウェブサイトから、Huanju Laser のビーム内ワイヤ/粉末供給装置が以下の業界で応用されていることを確認しました。

航空宇宙：航空宇宙分野では、複雑で特殊な形状の部品を積層造形により直接製造したり、エンジンなどの部品を精密に積層造形して修理したりすることで、部品の耐久性を向上させ、重量を軽減し、部品の効率と性能を高めることができます。
エネルギー・鉱山機械：エネルギー分野での高耐摩耗性、高温酸化耐性が求められる部品の表面補修・強化に使用できます。特に耐摩耗性、耐腐食性が求められる鉱山機械の部品に適しています。
自動車用金型：自動車製造においては、金型の補修や新製品の強化に使用でき、金型の寿命を効果的に延ばし、生産コストを削減します。
科学研究と教育: Ring Laser の機器は、多くの科学研究機関でも教育と研究に使用されており、新世代の積層造形人材の育成に役立っています。

世界の製造業がインテリジェント化とグリーン化に向けて発展するにつれ、レーザー積層造形は重要な支援技術として大手企業の視野に徐々に入ってきています。 Huanju Laser は継続的な革新と技術研究開発を通じて、一連のコアクラッディングヘッド製品を開発し、レーザー積層造形分野のベンチマークを確立しました。また、同社は設備のインテリジェント化とグリーン化をさらに進め、より高い精度と効率的な生産を実現し、同社の製品が将来的にさらに多くの産業用途をカバーすることも期待されている。
蘇州環珠レーザーについて

蘇州環居レーザー技術有限公司は、蘇州大学のレーザー製造チームによって設立され、強力な科学研究のバックグラウンドを持っています。蘇州工業園区に拠点を置く同社は、主にレーザーインテリジェント積層製造装置および主要部品の研究開発、生産、技術サービスに従事しています。
リングライトの「光内粉末/ワイヤ供給」（光で包まれた粉末/ワイヤ）技術とプロセスは、チームの注目製品と研究方向であり、現在80件以上の関連認可特許を取得しており、2016年中国発明特許賞優秀賞、2023年江蘇省科学技術賞、2023年中国産学研究協力イノベーション推進賞を受賞しました。 2012年以来、当社の内部粉末/ワイヤ供給装置と技術は、国内外の100以上の軍事・民間企業や研究機関で使用されています。関連技術は航空宇宙、造船、エネルギー採掘、自動車金型などの分野で広く利用されており、業界から高い評価を得ています。