近日，韩国生产技术研究院（KITECH）将最新的焊接技术融入金属3D打印领域，开发出了能够更快、更低廉地制作大中型零部件或压铸模的技术。

就现有的粉末床熔化（PBF）3D打印技术而言，需要采用高功率激光设备以及昂贵的粉末材料，通过长时间进行堆叠单层，因此，产品模具越大，制造成本也就越高，生产效率也随之下降。此外，每台大型金属3D打印机的单价

高达10亿韩元以上，因此中小企业在引进并运用这类打印机时，也会承受不小的经济负担。

为了克服这些缺点，韩国生产技术研究院高端成型工程研究小组的研究团队采用推拉式的最新焊接工艺，设计出快速堆叠金属丝的丝材电弧（Wire Arc）增材制造方法，并优化了相关工艺。类似于3D打印的 “直接能量沉积技术”，但以热源代替激光，使用高温电弧熔化金属丝并进行堆叠。

研究团队将焊机和机器人、堆叠路径设定软件等整合为一个系统，并针对金属丝材料、气流量、工作温度等各种工艺参数建立数据库，更适于3D打印作业。借助该技术，将零部件、产品CAD图纸输入系统后，路径设定软件会选择最佳堆叠路径，机械臂上安装的焊炬将沿着该路径熔化金属丝，实现层层堆叠的自动化操作。

与传统铸造工艺相比，新工艺制造零部件的速度提高了两倍以上，特别是在制作压铸模上，与数控加工方法相比，制造单价低约20%，材料损耗率低80%。设备建造成本也只有大型3D打印机的十分之一，经济性更为突出。此外，还可以采用包覆（cl adding）方式，这是一种在堆叠过程中接合异种材料的焊接工艺，从而提高模具的冷却速度、耐磨性等，进而增加模具寿命，甚至提高产品的尺寸稳定性。丝材电弧增材制造工艺制作的模具试制品如图1所示。

研究团队利用这项创新工艺，仅在三周内就制造出了尺寸为2m的大型船舶螺旋桨（如图2所示），其强度、耐久性等性能也得到了客户认可，并且获得了船级社的权威认证。

此次开发的工艺是一种高速、低成本3D打印技术，只要具备自动化焊接系统和CAD图纸，中小制造企业也可以轻松引进。除了铁、铝以外，今后还计划推广应用于镁合金，主要用于制作轻量化航空零部件。

新技术隶属于产业技术创新项目和新市场开拓资源项目，其开发得到了韩国产业通商资源部的大力支持，目前研究团队已申请四项专利。

（罗晔）