近期，从比尔新（Bilsing）自动化公司土耳其子公司传来了好消息，弗劳恩霍夫激光技术研究所及其工业合作伙伴研发的创新技术——超高速激光材料沉积（EHLA）和新型特殊高质量粉末喷嘴（HighNo）正式投入生产线，这也将增强了比尔新公司征服新市场的决心。

自2012年以来，弗劳恩霍夫激光技术研究所一直在深入研究和开发超高速激光材料沉积技术。该沉积技术是一种用激光熔化位于熔化池上方的粉末颗粒的过程，快速可靠，适用于25μm-250μm薄层，速度高达500m/min，节约资源、经济实惠，已经被证明是硬铬电镀的可靠替代品。从那时起，超高速激光材料沉积技术就在不同的领域得到应用，征服了众多工业部门。

该技术发展到今日，最新的亮点是3D超高速激光材料沉积系统。在该系统中，通过三个带有固定激光处理头的线性动器，可以极快速地平行移动架构台。并且，工业量产时需要经常性更换喷嘴，只有这样才能让用户在安全、精确和可靠的方式下使用超高速激光材料沉积技术。

在激光材料沉积（LMD）中，根据不同的应用需求使用不同的粉末喷嘴。对于难以进入处理的区域，采用侧向喷嘴将粉末喷入激光束中。相比之下，同轴粉末喷嘴可以将锥形粉末喷射引导到工件上，按独立方向运行，特别适合集成自动化系统，同时在涂料和增材制造应用上也得到了验证。

■带喷嘴尖端模块的喷嘴底座（图片来源：弗劳恩霍夫激光技术研究所）

高质量粉末喷嘴

尽管如此，超高速激光材料沉积技术对粉末输送喷嘴的质量提出了特殊的要求，为了在激光束中熔化颗粒，粉末输送的轨迹和速度必须被调到精确的位置。即使是粉末流动出现微小偏差，也会导致不理想的结果，比如激光处理的材料层层厚不足或表层有缺陷。

为此，弗劳恩霍夫激光技术研究所和位于亚琛的激光技术专用光学公司Harald Dicker公司，共同开发了一种名为高质量粉末喷嘴（HighNo）的同轴喷嘴，喷嘴尖端由铜合金制成并经过了超高精度加工。它能以非常精确的距离将环形或锥形粉末气体喷射到工件上。基于不同的场景应用，它能够将粉末喷射精度效率提高到95%。

该同轴粉末喷嘴由喷嘴本身和带有两个圆锥体的一体化粉末喷嘴头模块组成。圆锥体部件可引导粉末穿过内锥体和外锥体之间的间隙。由于采用了全新的制造工艺，两个圆锥体具有相同的形状公差，节省了更换模具时的调整时间。研究人员通过实验发现，喷嘴的表面必须达到高质量标准，这样才能有针对性地调整粉末颗粒流量。此外，喷嘴的间隙大小和耐磨性，

可以根据客户的要求进行单独调整。

弗劳恩霍夫激光技术研究所激光材料沉积、涂层及功能层部门负责人Matthias Brucki谈到：“多亏了一体化设计，高质量粉末喷嘴可以在一两分钟内重新完成组装，不会牺牲任何质量效果。”据悉，从2020年初这种新型喷嘴就已经开始批量生产。

同轴粉末喷嘴的优点

即插即用：只花不到两分钟的时间，用户就可以更换喷嘴头，马上继续工作。

过程可靠：在系列生产中用户可以按照序列反复更换喷嘴头，因为喷嘴头是有限制、可量化的。

粉末过喷量及损失量低：超高速激光材料沉积技术及其他金属 3D 打印流程要求很高的粉密度和喷粉效率，只有高质量粉末喷嘴才能实现。它还能实现精致的涂覆及低磨耗表面。

灵活：应用程序广泛，因为有不同的差距维度、喷嘴尺寸以及变量粉末焦点直径，有使用粗粉的可能性。

高性能：可以选择直接冷却用水，允许使用强大的激光束（20kW）来源。

减少停机时间：精心制造的喷嘴头模块，是以适当的形状和位置公差预组装的，避免了不必要的调整。

使用激光沉积材料制造夹持和搬运工具

Bilsing Automation Tic Ltd.是比尔新自动化公司的土耳其子公司。这家位于土耳其布尔萨市的公司不仅生产柔性夹具、装卸设备也生产成型工具，并在超高速激光材料沉积技术及新型喷嘴应用上积累了不少经验。

该公司与弗劳恩霍夫激光技术研究所建立了长期合作关系，研究工具的激光硬化及激光材料沉积（LMD）技术，为航空工业加工复杂的钛Ti-6Al-4V组件。“我们对亚琛的创新技术十分

感兴趣，并最终在2019年夏天引进了超高速激光材料沉积技术。现在，我们已经成为土耳其航空公司的分包商，使用该技术修复飞机起落架的钛制O型圈，”公司总经理Salih Ersungur 表示。

机器人化

但公司并没有改装车床，只是在一台移动机器人上组装了激光光源、超高速激光材料沉积熔覆头以及粉末输送系统。结果是形成了一台可移动的超高速激光材料沉积站，用于测试另一家公司的数控车床。

“我们给车床的爪盘装上了一个制动盘，然后就能实现基本定位并给机器人编程，使它与车床操作几乎同步，”Salih Ersungur表示。在第一次试运行成功后，公司CEO对超高速激光材料沉积技术，以及工件处理后表面的光滑度感到满意。与传统激光材料沉积技术相比，超高速激光材料沉积技术的返工率更低，甚至不需要返工。

涂层的测试分析结果说服了这位总经理，公司将为现有土耳其及其他国家的业务领域提供超高速激光材料沉积技术作为长期服务项目，替代有争议的硬铬电镀工艺。Salih Ersungur说：“我认为它将在造船、离岸和航空领域获得非常好的应用机会。”

该公司最近采购了新型高质量粉末喷嘴（HighNo）。总经理在描述新喷嘴技术的优点时说：“新一代喷嘴的可更换喷嘴头用三个螺钉固定，可以拧松这些螺钉，然后插入另一个喷嘴头。”采用这种新喷嘴可以让生产过程变得更可靠、更快，并减少了设置时间。

Salih Ersungur不仅将超高速激光材料沉积技术和高质量粉末喷嘴（HighNo）结合视为公司在土耳其的一个独家卖点，还打算将它推介给公司在南非、罗马尼亚和俄罗斯的合作客户。他谈到：“因为我们在激光切割领域已经成功经营了6年，现在我们必须引入超高速激光材料沉积技术。它很可能是未来趋势，苗头已经出现了，我们对此深信不疑。”