南极熊导读：近年来，以定向能量沉积（DED）技术为代表性的激光金属增材制造技术迎来了飞速发展。其中，激光熔覆头作为DED工艺的核心部件之一，在工业生产中的地位不断提升。高效率、绿色环保、灵活性强的熔覆头产品的自主研发和生产，对于推动我国激光增材制造技术的广泛应用有着重要意义。
2024年11月，南极熊获悉，苏州大学光电科学与工程学院激光制造团队联合苏州环聚激光科技有限公司（以下简称“环聚激光”）共同研发了新一代CH-WPC60“光内送丝/送粉”可变斑多功能熔覆头，采用环形光斑包围中心轴单根粉束或丝材的自主专利技术，光、粉/丝、保护气一体同轴，送丝、送粉功能可切换使用。具有扫描无方向性，工艺区间宽泛等优点，可应用于激光表面强化修复、增材制造、填料焊接等领域。
近年来，环聚激光专注于激光熔覆的前沿技术研发，推出了一系列具有自主知识产权、以“光包粉/丝”技术为核心的增材制造装备，在多个工业应用领域展示出领先的技术优势。
光内送丝/送粉熔覆头的创新优势
熔覆头是DED激光增材制造技术的关键核心零部件。激光送丝相比于送粉方式，具有材料利用率近100%、孔隙率低、成本低、污染小等诸多优势。早期激光送丝熔覆/焊接技术采用旁轴送丝结构，结构简单但存在方向性和光丝耦合位置波动敏感问题。近年同轴送丝结构在国内外相继出现，多为多光束会聚方式，结构和控制复杂性增加，且尚未完全解决方向性问题。
CH-WPC60是环聚激光最新推出的一款多功能光内熔覆头，兼具送丝、送粉和粉丝同送三种功能，满足表面强化、增材制造和焊接等应用需求。其采用环形光斑围绕中心轴单根丝材或粉束的创新专利技术，光、粉/丝、保护气同轴一体设计，使得熔覆过程无方向性、能量分布更均匀、适应场景更广。与传统的旁轴送丝相比，这款熔覆头具有以下显著优势：
（1) 环形聚焦光斑，扫描无方向性；
（2) 光内送丝/送粉/粉丝同送多用；
（3) 只需单台激光器，基模/多模模式均可用；
（4) 送丝材料利用率近100%，增材制造过程绿色环保，无粉末颗粒污染；
（5) 在开放环境激光沉积过程中可显著降低氧气等气体掺杂，进一步降低沉积层氧化程度，孔隙率低；
（6) 可变光斑熔覆，生成不同宽度熔覆单道，适配不同功率；
（7) 熔覆头结构紧凑、操作简单易维护；
（8) 可扩展同轴温度监控、熔池监控等；
（9）一体化密封和水冷结构。
△环聚激光CH-WPC60 送丝/送粉熔覆头
主要功能
1. 光内送丝
2. 光内送粉
3. 丝粉同送
最大工作功率
6kW（1060~1080 nm）
光束特性
环锥形聚焦激光束
可变工作光斑范围
φ4mm ~φ8mm，适用不同功率需求
送料方式
单管同轴送料
加工角度范围
丝材支持0° ~ ±90°，粉末支持0° ~ ±135°多角度加工
丝材/粉末材料
铁基合金、钛合金、镍基合金、铝合金等商用实心丝材或药芯焊丝
丝材直径范围
0.8mm ~ 1.6mm
接口
QBH、QD等接口，准直镜焦距根据激光器适配
△CH-WPC60熔覆头主要技术参数表
通过创新的“光包丝/粉”技术，环聚激光进一步优化了制造工艺，能够在不增加复杂性和成本的前提下，提高熔覆工艺的成品质量。沉积适用材料广泛，常用如铁基合金、钛合金、镍基合金和铝合金等。
△CH-WPC60部分送丝沉积效果图
多款熔覆头核心产品
除了CH-WPC60，环聚激光已开发十余款适用于不同功率和工作场景的光内送粉头，其中圆斑功率覆盖2kW至15kW，包括360°空间熔覆头、长焦狭小空间熔覆头等。这些送粉头可实现各类悬垂结构的无支撑全自由增材制造，够在极小的空间内实现喷嘴可达性，适用于模具修复等复杂场景。成形件表面粗糙度Ra1-12μm ，最低可达Ra0.8μm。
△部分光内送粉熔覆头及加工效果
此外，环聚激光推出的宽带送粉头采用40mm宽度的双矩形斑，通过新型“光夹粉”技术显著提高了沉积效率，能够在短时间内完成大面积增材制造。沉积效率高达1000cm³/h，特别适用于能源矿山、船舶制造等对速度和覆盖面积要求较高的场景。
典型应用领域
南极熊从苏州环聚激光官网看到，环聚激光的光内送丝/送粉装备已应用于以下行业：
航空航天：在航空航天领域，能够直接增材制造复杂异形零构件，对发动机等部件进行精密增材制造和修复，提升部件耐用性和减轻重量，从而增强零件的效率和性能。
能源与矿山机械：可以用于能源领域中高耐磨性、高温抗氧化性需求零部件的表面修复与强化，特别适用于矿山机械中需要耐磨损和抗腐蚀的部件。
汽车模具：在汽车制造中，可用于模具的修复和新品强化，有效延长模具寿命并降低生产成本。
科研教学：环聚激光的设备也被多家科研机构用于教学和研究，帮助培养新一代的增材制造人才。
随着全球制造业向着智能化、绿色化的方向发展，激光增材制造作为重要支撑技术逐步进入各大企业的视野。环聚激光通过不断创新和技术研发，开发了系列核心熔覆头产品，在激光增材制造领域树立了标杆。此外，公司将进一步提升装备的智能化、绿色化水平，以便实现更高精度和更高效的生产，公司产品未来也有望覆盖更多的行业应用。
关于苏州环聚激光
苏州环聚激光科技有限公司由苏州大学激光制造团队孵化而来，科研背景深厚。公司位于苏州工业园区，主要致力于激光智能增材制造装备、关键器件研发、生产和技术服务等。
环形光“光内送粉/送丝”（光包粉/丝）技术与工艺是团队的特色产品及研究方向，目前已取得相关授权专利80余项，获得2016年中国发明专利奖优秀奖、2023年江苏省科技奖、2023年中国产学研合作创新与促进奖等奖项。自2012年以来，光内送粉/送丝装备与工艺已在国内外百余家军民企业、科研院所得到应用。相关技术在航空航天、船舶、能源矿山、汽车模具等多个领域得到了广泛应用，得到了行业的高度认可。
小通知：2024年11月19日-22日，全球3D打印专业展会德国法兰克福formnext将有超800家厂商参展，其中中国厂商达103家！南极熊旗下的“中国3D打印出海平台”panda3dp.com将到德国现场进行报道和直播，为你带回全球3D打印新动态，敬请关注。