日本开发出金属3D打印机粉末熔融凝固和切削加工相结合

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日本沙迪克公司（Sodick）2014年7月16日宣布开发出了使用金属材料加工的3d打印机“OPM250L”，将于2014年10月开始销售。这款打印机采用金属光成型复合加工方法，将利用激光熔融凝固金属粉末的沉积成型与基于切削加工的精加工组合在一起。沙迪克已就这种加工技术与松下签署了授权协议，同时还在自主开发相关技术，已申请了5项专利。

图1：沙迪克开发的金属3D打印机（金属光成型复合加工机）“OPM250L”。

金属光成型复合加工是在利用激光选择性熔融凝固金属粉末薄层、沉积截面形状的成型工艺中，加入了对截面形状的轮廓部分进行切削加工的工序。不仅能够制造出单独利用切削加工难以实现的复杂形状，还改善了沉积成型存在的表面粗糙问题，提高了精度。

图2：OPM250L加工的样品。材料为马氏体时效钢，沉积了270层厚度为50μm的截面形状。沉积10层插入1次切削加工，最后进行精加工。尺寸为50×50×13mm，加工时间为7小时。

金属光成型复合加工技术是松下开发的，已经运用到了该公司的模具制造中。市售装置方面，得到松下技术许可的松浦机械制作所推出了“LUMEX Avance-25”。

沙迪克在OPM250L的产品化过程中充分利用了该公司拥有的基础技术。例如，主要控制轴采用该公司生产的线性马达，激光扫描和切削加工的控制则采用专门开发的NC装置。

在制作沉积成型和切削加工控制数据的CAD/CAM软件方面，沙迪克集团与曾经成功开发同类软件的OPM Laboratory公司（总部：京都市）携手，共同开发出了OPM250L用软件。射出成形用模具有望与沙迪克的射出成形机采用的“V-线”（塑化与射出分离的方式）发挥协同效应。沙迪克认为，基于这种从模具设计到成型一气呵成的设计概念，提供产品群和支持的“一站式解决方案”是自己的一大特点。

OPM250L的基本配置如下：最大成型尺寸为长250×宽250×高250mm，最大载重100kg，装置外形尺寸（不含外设）为1870×2200×2055mm，重量（不含外设）为4500kg。激光器使用最大输出功率为500W的镱（Yb）光纤激光器，光斑直径为200μm。切削加工方面，主轴最大旋转速度为每分钟45000转，刀架系统为热装双面控制系统“HSK-E25”，ATC（自动换刀系统）有16个刀位。

金属粉末材料由沙迪克提供，首先将推出马氏体时效钢与STAVAX两种。粒径为以20μm为中心的正态分布。价格目前尚未确定。今后还将逐步增加钛合金、不锈钢等新材料。

OPM250L的价格为6500万日元（不含税）起。计划年产60台以上，由沙迪克的加贺事务所（日本石川县加贺市）制造。

另外，该公司将在2014年10月30日～11月4日于东京有明国际会展中心举办的“第27届日本国际机床展（JIMTOF2014）”上展出该产品。