超声增材制造(UAM)

超声增材制造(UAM)是一种基于平金属箔超声金属焊接与计算机数控(CNC)轮廓铣削的增材制造技术。每层箔片通过超声焊接到下层的箔片上(图 1a)。由于变幅杆焊接面的宽度通常小于箔片宽度,变幅杆必须在箔片上进行多次相邻的走道,才能将整个箔片表面完全焊接。然后用 CNC 轮廓铣削加工出该层所需的形状(图 1b)。该过程逐层重复,直到最终零件制成。这种方法可以制造具有复杂内部型腔的零件以及由多种材料构成的零件。

该工艺通常使用圆柱形变幅杆,其圆周面与金属箔接触(图 1)。变幅杆对箔片施加剪切运动以形成焊缝。变幅杆与箔片之间的宏观相对运动可通过两种方式实现 —

  • 箔片保持静止,变幅杆在其上滚动(有点像用擀面杖擀比萨饼面团)。
  • 变幅杆位置固定,箔片由在旋转变幅杆下方移动的平台上支撑。
超声增材制造(UAM)焊接系统
图 1a. UAM 超声焊接系统
超声增材制造(UAM)机加工操作
图 1b. 机加工操作
图 1. 超声增材制造(UAM)工艺
Graff[1],第 83 页)

另见 —