Прямое нанесение материала

Прямое нанесение материала ( Direct Energy Deposition , DED) — это технология аддитивного производства, использующая направленный источник энергии (лазер или электронный луч) для плавления материала (порошка или проволоки) и нанесения его на поверхность для создания или ремонта 3D - объектов. Согласно ГОСТ Р 57556-2017 (ASTM F 42), DED включает L - DED ( Laser DED ) и EB - DED ( Electron Beam DED ). Также известны гибридные методы 3Д печати, такие как WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing). Этот процесс идеален для крупномасштабных деталей, ремонта и добавления элементов к существующим конструкциям в промышленности.

Принцип работы DED

DED сочетает плавление материала и его нанесение в реальном времени. Источник энергии (лазер, электронный луч, плазменный источник или элктрическая дуга) расплавляет подаваемый материал, который сразу осаждается на платформу или заготовку, формируя слой за слоем. Процесс часто интегрируется с ЧПУ (CNC mashine) для точного управления и позиционирования.
Особенность: В отличие от PBF, DED не требует порошковой камеры, что делает его гибким для ремонта и больших объектов.

Технологии DED

1. Лазерное прямое нанесение (L - DED)
   Лазер (мощность 1–6 кВт, длина волны 1064 нм) плавит порошок или проволоку, подаваемые через сопло. Процесс проходит в инертной атмосфере (аргон).
   Пример: Ремонт турбинной лопасти из никелевого сплава Inconel 625.
   Оборудование: Optomec LENS, Trumpf TruLaser.
2. Электронно-лучевое прямое нанесение (EB - DED)
   Электронный луч (мощность до 10 кВт) плавит материал в вакуумной камере, обеспечивая высокую плотность энергии. Подходит для сложных сплавов.
   Пример: Выращивание или наращивание титановых деталей в аэрокосмической отрасли.
   Оборудование: Sciaky EBAM.

Этапы процесса

1. Подготовка: Выбор материала (порошок или проволока) и загрузка в подающее устройство. Создание CAD-модели или траектории для ремонта.
2. Печать: Источник энергии плавит материал, который наносится на подложку или деталь. Слой толщиной 0,5–2 мм формируется по заданному пути.
3. Охлаждение: Расплавленный материал быстро твердеет, сплавляясь с предыдущим слоем.
4. Постобработка: Механическая обработка (фрезерование), шлифовка или термообработка для улучшения свойств.
   Примечание: Гибридные системы ( DED + CNC) совмещают печать и финишную обработку.

Материалы

• Металлы: Титановые сплавы ( Ti -6Al-4V ), нержавеющие стали, никелевые суперсплавы, сплавы алюминия.
• Проволока: Сталь, медь (в WAAM).
• Пластики: Нет. Керамика: в основном для экспериментов.
  Пример: Ti-6Al-4V для авиации, сталь для ремонта валов.

Преимущества и недостатки

• Преимущества:
• Высокая скорость нанесения (до 1 кг/час для EB - DED).
• Работа с крупными деталями (до метров в размере).
• Ремонт без демонтажа (например, турбины на месте).
• Гибкость материалов (порошок или проволока).
• Недостатки:
• Низкая точность (±0,5–1 мм) и шероховатая поверхность.
• Высокая стоимость оборудования ($500,000+).
• Требуются навыки управления ЧПУ и источником концентрированной энергии.
  Сравнение: PBF точнее (±0,05 мм), но ограничен размерами камеры.

Применение