增减材复合金属3D打印机，中科煜宸面向教育科研和工业领域推出系列产品

作为近年来新概念的制造技术，增材制造技术的出现突破了传统的铸造、锻造、焊接等技术的瓶颈问题，实现了复杂零件及大型结构件的整体成形。然而，由于增材制造后的精度不足，严重地制约了增材制造技术的快速发展及大规模应用，目前增减材复合制造技术是解决这一问题的理想方法之一。增减材复合制造技术是一种在增材制造技术前提下，对传统数控机床的二次开发技术，结合减材制造成形尺寸精度高和表面质量好的优势，弥补增材制造工艺精度低的新型复合加工方法，运用逐层堆叠的增材制造以及适时的切削加工，保障零件成形过程中的尺寸精度和表面质量，实现零件在同一台数控机床上完成“增材-减材”的连续复合加工过程。

图1 增减材复合制造工艺特点

增减材的复合加工技术发展方向由于融合了增材制造和减材制造技术优势，该技术能快速制备出不同材料的高精度、高质量的复杂形状零件，缩短制造周期，节省材料，降低成本，增强产品竞争优势，特别有利于复杂形状、多品种、小批量零件的生产，以及通过激光修复实现循环经济提升，因此具有广阔的应用前景。

南京中科煜宸激光技术有限公司自2013年成立以来，始终致力于从事激光增材制造设备（3D打印、表面技术）、核心器件的研发与制造。立足于引领并不断满足市场需求的开发理念，中科煜宸于2019年2月正式启动了“高效高精度万瓦激光增减材复合制造设备及核心技术研发”项目，已实现增减材设备核心器件自主结构设计、增减材制造高效路径规划技术、增减材制造工艺数据库软件及全流程状态监测系统等功能模块单元的研发，形成专用增减材智能化软件3套，申请相关专利8件，软著11项。基于以上核心技术，中科煜宸已研发五轴联动增减材复合制造设备、柔性机器人增减材复合制造设备等系列化设备。

A

系列化增减材复合制造设备

五轴联动增减材复合制造设备RC-800LH

图2 五轴联动增减材复合制造机床RC-800LH

机床功能描述：

五轴联动增减材复合制造机床RC-800LH是一款具有增材、减材功能的高端复合加工设备，它既保持了传统五轴加工中心的机加功能，同时也具有增材制造的功能，整体系统由减材系统和增材系统两部分组成。减材系统的主体为立式五轴加工中心（3直线轴+AC摇篮工作台），配置五轴控制系统；增材系统由激光器、传输光纤、环形或多路送粉加工头、送粉器以及熔池监控系统等组成。同时，机床还配置了增减材离线编程软件、可选配智能在线监控与运维系统、激光对刀仪、冷却系统等辅助设备。机床可实现镍基合金、钴基合金、铁基合金等金属材料的增减材复合加工，主要针对工业领域高端模具、航空航天领域等高附加值、具有复杂曲面特征、小批量零件的生产制造及修复。

机床技术特点：

■国产五轴数控系统：七轴五联动，性能稳定；

■加工范围广：激光送粉增材成型+高速铣削自由切换，配置煜宸与西门子联合版NX增减材路径规划软件，实现各类复杂金属零件的增减材复合加工；

■结构紧凑：附加Z轴直线模组固定增材打印头，降低机床总高；

■高精度：直线轴定位/重复定位精度分别为0.008mm/0.005mm；AC轴定位/重复定位精度分别为±8″/±5″；

■大幅面大尺寸：工作台尺寸φ750mm，负载700kg；直线轴行程800mm/800mm/550mm；

■高效率：激光功率4kW ，减材主轴功率25kW，转速18000rpm，42位刀库；

■热稳定性：大理石床身、内防护隔热涂层、排热除尘风扇；

■减材加工冷却：低温冷风切削雾化MQL，外置低温雾化冷风机；

■智能化：工作区CCD工业相机、设备故障诊断预警、关键区域温度监控、加工模拟，实现加工过程可追溯。

柔性机器人增减材复合制造系统LHM-2000-R

图3 柔性机器人增减材复合制造系统LHM-2000-R

系统功能特点：

LHM-2000-R是中科煜宸自主开发的系列化柔性机器人增减材复合制造系统中的重载加工设备。本系统使用机器人和φ2000mm重型双轴变位机作为动作执行机构，可集成电弧送丝打印系统和激光送粉打印系统；同时，还配置了专用增减材离线编程软件、智能在线监控与运维系统、熔池在线监控系统等辅助设备；可实现铝合金、镍基合金、钛合金、铁基合金等金属材料的增减材复合制造，具有柔性程度高、加工幅面大、效率高以及制造修复的一体化等功能特点。

系统技术特点：

■增减材刀具自由切换：配置成熟电弧焊枪和刀具快换装置，实现电弧增材+减材加工复合制造；

■多轴联动：搭载双轴变位机，可实现多轴联动控制；

■具有大幅面、高效率、高稳定性；

■自主软件：配套增减材复合制造工艺设计软件，实现不同功能算法模块之间的数据协同处理，完成三维模型数据到增减材复合制造工艺文件的无缝衔接转换；

■智能化：智能化设备集成，实现熔池动态闭环反馈控制、设备故障诊断预警、加工过程可追溯。

B

智能化软件系统

中科煜宸针对熔池检测与闭环控制系统开展了研发，形成基于边缘夹角附加损失函数的熔池形貌检测算法及熔池闭环控制算法等关键核心技术；构建了基于CAD模型库与工艺库的增减材复合工序策略，设计与实现了三维模型分割及剖切软件、面向截面模型的增减材路径规划软件。

图4 增减材复合制造路径规划软件

2022年8月，中科煜宸与西门子工业软件签署了OEM战略合作协议。基于西门子NX软件平台中的Multi Axis Deposition（定向能量沉积增材制造）路径规划模块和减材加工路径规划模块，中科煜宸已实现了机床三轴、机床五轴四联动、机床五轴五联动等多种增减材制造装备结构的运动配置，完成西门子828D、840D，华中数控、广州数控等多型号国产数控系统，机器人控制系统等的后处理器开发配置，可直接输出装备运动数控程序。在此基础上，中科煜宸形成了“装备结构+数控系统”自由组合的数字化增减材制造装备模型库。借助于该模型库，用户在软件端即可实现对中科煜宸增减材装备标准机型的全方位虚拟操作使用，优化零件打印路径规划策略，检查设备运动过程中的干涉碰撞情况；同时又可根据待打印零件的几何特征情况，提出更加明确的非标类增减材制造装备硬件指标。

C

装备健康管理系统（可选配）

装备健康管理系统软件RC-Argus是中科煜宸自主研发的一款专门针对金属送粉3D打印过程的智能监控软件。可实现激光增材制造工艺过程设备参数、工艺参数、环境参数的实时采集与记录，设备运行维护状态的智能提醒。通过对加工过程参数的采集、处理、分析，能够使3D打印装备更稳定、更健康、更智能。

RC-Argus设备健康管理系统软件具备以下功能特点：

■设备监控和报警，实时显示设备状态参数；

■统计分析，生成加工参数状态曲线，方便实时分析；

■工艺辅助，创建生成材料工艺库，推荐并指导加工参数。

(a)五轴联动机床式

(b)柔性机器人式

图5 装备健康管理系统软件

中科煜宸研制的五轴联动机床、机器人+回转台类增减材复合制造设备，实现了铝合金、不锈钢、铜合金、镍合金等材料典型零件的增减材复合制造，并已经在科研教育、工业数控加工、航空航天等领域得到了产业化应用验证。

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公司介绍

南京中科煜宸激光技术有限公司(“中科煜宸”)成立于2013年，位于南京市栖霞区经济技术开发区，是一家以增材制造(金属3D打印、激光再制造)、激光焊接、自动化产线等设备，激光核心器件(加工头、送粉器、软件)的研发、生产与销售为主营业务的高新技术企业，公司具备为全球众多500强企业提供智能制造装备项目开发和管理经验，致力于成为一家智能装备供应商以及工业4.0智能制造整体解决方案提供商。