機器人電弧增材制造技術研究現(xiàn)狀與趨勢*

林泓延 姚屏,2 李道良 梁道贊 周亢

機器人電弧增材制造技術研究現(xiàn)狀與趨勢*

林泓延1姚屏1,2李道良3梁道贊4周亢5

（1.廣東技術師范大學 2.廣東技術師范大學天河學院 3.中華人民共和國番禺海關 4.廣東奇正科技有限公司 5.北京理工大學）

金屬材料增材制造技術是當前先進制造領域前沿熱點之一。相比于電子束、激光2種增材制造技術，電弧增材制造技術具有成形效率高和成本低等優(yōu)點。圍繞當前機器人電弧增材研究平臺、電弧增材成形形貌控制和成形件的組織性能分析等內(nèi)容，闡述電弧增材制造技術的研究現(xiàn)狀與主要研究方向，探討電弧增材制造技術存在的缺陷以及未來發(fā)展需要聚焦的問題。

機器人焊接；電弧增材制造；質(zhì)量控制；組織性能

0 引言

增材制造（additive manufacturing, AM）技術，又稱3D打印技術，是基于離散-堆積原理，由零件三維數(shù)據(jù)驅(qū)動，采用材料逐層累加的方法制造實體構(gòu)件的快速成形技術。該成形技術與材料去除技術相比，節(jié)約原材料，降低生產(chǎn)成本[1]。

金屬增材制造技術主要有激光、電子束和電弧3種，其中激光技術和電子束技術在制造大型復雜成形構(gòu)件時有一定的局限性。為解決這一問題，國內(nèi)外學者開始研究電弧增材制造（wire and arc additive manufacture, WAAM）技術。WAAM是以電弧為載能束，采用逐層堆焊的方式制造金屬實體構(gòu)件。該技術主要基于TIG焊（tungsten inert gas welding）、MIG焊（melt inert gas welding）和SAW焊（submerged arc welding）等焊接技術發(fā)展而來，成形構(gòu)件由全焊縫構(gòu)成，化學成分均勻，致密度高[2]。雖然成形表面質(zhì)量較低，但比起激光、電子束增材制造等技術，WAAM技術更適合復雜成形構(gòu)件的制造。

1 主要平臺與技術

1.1 機器人WAAM平臺

焊接機器人是應用最普遍的工業(yè)機器人之一，在汽車、電子和制造等領域應用廣泛。利用焊接機器人可實現(xiàn)運動參數(shù)與運動軌跡的精確控制，解決了電弧增材結(jié)構(gòu)軌跡成形控制復雜的難題，因此日益受到研究人員的重視。機器人WAAM平臺主要由焊接機器人、焊機、協(xié)同控制系統(tǒng)、控制柜和焊接工作臺等部分構(gòu)成，如圖1所示。

圖1 機器人WAAM平臺

當前很多研究機構(gòu)都在進行機器人WAAM技術研究，國內(nèi)部分研究機構(gòu)利用機器人進行增材制造情況如表1所示。

由表1可知，目前研究機構(gòu)在機器人增材制造平臺建設上，以選用4大家族（KUKA，ABB，F(xiàn)ANUC，YASAKAWA）的機器人為主。一方面是由于增材制造軌跡控制較為復雜，要求的精度也相應較高，所以一般選用比較成熟的機器人進行平臺建設；另一方面是由于這些品牌都配套有離線編程軟件，便于復雜軌跡編制，可以更好地進行增材制造復雜輪廓的制造。

表1 國內(nèi)部分研究機構(gòu)利用機器人進行增材制造情況

1.2 機器人增材制造編程技術

傳統(tǒng)機器人焊接采用示教編程再現(xiàn)的方法。畢曉峰[18]利用PANASONIC-TA1400弧焊機器人，采用示教方法做出直線、圓弧和擺動焊接作業(yè)程序，得到的程序段較長，沒達到通過機器人優(yōu)化工藝的效果。傳統(tǒng)示教編程效率低，適用于簡單軌跡的編制，存在復雜輪廓軌跡難以實現(xiàn)，制造的成形件精度低等問題。

目前國內(nèi)外研究機構(gòu)更多地使用與機器人配套的離線編程軟件，進行復雜增材制造結(jié)構(gòu)的程序編寫，以實現(xiàn)機器人對運動參數(shù)與運動軌跡的精確控制。陳樹君[4]等利用Robotmaster離線編程軟件建立了機器人增材制造系統(tǒng)，分別從分層、軌跡規(guī)劃、模擬仿真及程序生成等方面對增材成形件進行分析，充分展現(xiàn)了機器人精度高、靈活性好的優(yōu)勢。上海工程技術大學研究團隊[9]通過與ABB機器人匹配的Robotstudio軟件對增材成形件進行路徑優(yōu)化、路徑規(guī)劃編程和程序?qū)嶋H驗證3個步驟實驗，最終得到如圖2所示的正六邊形構(gòu)件和正八邊形構(gòu)件。

廣東技術師范大學研究團隊[13]利用Roboguide軟件，對FANUC機器人進行增材制造研究、三維建模和離線編程仿真，使機器人按照離線編制的程序段進行10層試件的增材制造，最后得到如圖3所示成形良好的圓形試件。

圖2 正六邊形和正八邊形構(gòu)件

圖3 圓形成形件

從上述研究來看，示教編程適用于簡單軌跡的編制，離線編程軟件可有效解決復雜軌跡程序編制問題，發(fā)揮WAAM的優(yōu)勢。離線編程是未來WAAM的主流編程方法。同時，與WAAM配套的切片、軌跡規(guī)劃、軌跡優(yōu)化及離線編程軟件將是未來WAAM的重要研究領域。

2 WAAM監(jiān)控技術

WAAM技術應用領域廣泛，但涉及汽車制造、航空航天和國防重工等高精度領域時，還需要對堆焊過程中每一層的成形尺寸和質(zhì)量進行監(jiān)控，以確保成形件達到要求。在WAAM堆焊過程中，隨著層數(shù)不斷增多，熱積累持續(xù)加大，散熱條件被削弱，進而導致熔池形狀不易控制，成形件質(zhì)量較差[1]。因此，如何監(jiān)測WAAM過程，保證成形件的質(zhì)量和精度，是目前WAAM研究領域急需解決的問題。

現(xiàn)階段，研究主要聚焦在層間溫度的反饋控制[19]及基于視覺傳感系統(tǒng)構(gòu)建成形形貌閉環(huán)控制[20]。如圖4所示，美國塔夫茨大學在增材制造過程中，分別利用2套光感結(jié)構(gòu)和紅外攝像機對堆焊層的尺寸和成形件溫度進行監(jiān)測，并以焊速和送絲速度作為控制變量，實現(xiàn)成形過程中成形尺寸的實時閉環(huán)控制[21-23]。

圖4 基于MIG的WAAM成形與監(jiān)測控制系統(tǒng)原理圖[21-23]

張廣軍[24]等設計了一套雙被動視覺傳感系統(tǒng)，控制成形件的焊道形貌特征。如圖5所示，該系統(tǒng)可同時獲得堆焊層寬度和焊槍到試件表面高度的圖像，實現(xiàn)了堆焊層形貌和尺寸在線準確檢測；并以堆焊層有效寬度為被控變量，設計單神經(jīng)元自學習比例求和微分（proportional summational differential, PSD）控制器；最后通過模擬仿真和干擾實驗驗證了控制器性能。

哈爾濱工業(yè)大學研究團隊分別從熔池長度變化和焊縫散熱途徑對增材制造過程進行監(jiān)測[25]。采用高速攝像觀察熔池長度變化，結(jié)果如圖6所示。由監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著堆焊層數(shù)的增加，熔池長度也不斷增大，這是由于散熱變慢和熱積累增加導致的。

同時，研究人員分別在基板、第四層以及第九層表面下方3 mm處利用鎳鉻-鎳硅型（K型）熱電偶采集焊接及冷卻過程中的溫度變化值，測量位置如圖7(a)所示；采集頻率為10 Hz時，溫度測量結(jié)果如圖7(b)所示。由溫度測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著堆焊層高度增加，散熱效率降低[25]。

圖6 不同層熔池長度變化[25]

圖7 不同層中間點熱循環(huán)曲線[25]

采用WAAM技術制造的成形件，隨著厚度不斷增加會有不同程度的變形，需保證槍架與工件表面的距離恒定。哈爾濱工業(yè)大學研究團隊[26]選用OMRON ZX1-LD100激光測距傳感器，實時監(jiān)測槍架與工件表面的距離，槍架控制方案示意圖如圖8所示。該監(jiān)測系統(tǒng)能夠使槍架單元與工件表面的距離保持在±3 mm的誤差范圍內(nèi)，實現(xiàn)了大尺寸金屬管件一次性快速WAAM過程的自動化。

圖8 槍架控制方案示意圖[26]

天津大學研究團隊[27]選用Optris CT20紅外測溫儀與機器人配合工作，使測溫系統(tǒng)具有機動性強、測量定位準確等特點，可完成機器人弧焊成形過程中焊道初始溫度（即層間、道間溫度）的在線監(jiān)測。當前焊道熄弧時，立即啟動定時器，計算冷卻時間冷。對于待焊焊道曲線位置，選取曲線上等長度間隔的位置點進行冷卻溫度數(shù)據(jù)測量，并記錄與之相對應的冷卻時間。在線擬合處理溫度數(shù)據(jù)，并對冷時刻的待焊位置空冷溫度進行預測分析。初始溫度對成形的影響規(guī)律，為焊接工藝參數(shù)及起焊時機選擇提供數(shù)據(jù)支持。

華中科技大學研究團隊[28]采用FLIR A320紅外熱像儀、霍爾電流傳感器和霍爾電壓傳感器設計了缺陷識別算法，并基于WPF框架開發(fā)了WAAM多傳感在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件。該軟件界面友好，實現(xiàn)了增材制造過程中紅外圖像和電流電壓信號的實時監(jiān)測，并對過程中的3種典型缺陷（不連續(xù)缺陷、塌陷缺陷、氣孔）進行識別。

清華大學都東團隊[29]利用基于定向光影視覺信息與結(jié)構(gòu)光傳感信息的實時融合處理算法，實現(xiàn)了實時提取焊縫軌跡信息，適用于余高低至1 mm的成形焊縫軌跡實時檢測。為實現(xiàn)機器人多層多道電弧焊接路徑在線識別及實時自動導引提供新的技術途徑。

哈爾濱工業(yè)大學研究團隊[30]基于弧焊機器人及主動視覺傳感技術，設計一套智能GMA-AM（gas metal arc-additive manufacturing）系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠在逐道熔敷過程中實時檢測熔敷道尺寸信息，并在人機交互界面顯示并存儲；同時具有操作者在線調(diào)控熔敷規(guī)范參數(shù)的接口，支持人機協(xié)作，為實現(xiàn)熔敷道尺寸閉環(huán)控制打下良好基礎。多層兩道結(jié)構(gòu)的閉環(huán)控制熔敷試驗證明，成形件熔敷道寬度偏差小于0.5 mm，高度偏差無明顯積累，同時熔敷層上表面平整。該系統(tǒng)能夠提高成形精度。

上海交通大學陳善本團隊[15]開發(fā)一套用于弧焊機器人的激光視覺傳感系統(tǒng)，如圖9所示。該系統(tǒng)根據(jù)激光傳感器獲取的圖像特征對圖像處理算法進行分析和綜合；通過提取感興趣區(qū)域減少運算量，排除弧光和飛濺的干擾，提高圖像處理的準確度和穩(wěn)定性。

圖9 激光傳感器結(jié)構(gòu)圖[15]

西南交通大學研究團隊[31]設計一套單攝像機的虛擬雙目視覺傳感系統(tǒng)，并基于高斯濾波、Soble檢測和Hough變換直線擬合，開發(fā)基于立體視覺的熔池寬度檢測實時處理算法，重建熔池邊緣三維形貌，實現(xiàn)熔池寬度的在線實時準確檢測。同時，改善了傳統(tǒng)雙目視覺傳感系統(tǒng)中2個攝像機不能同步適應時刻變化的問題。虛擬雙目視覺傳感系統(tǒng)如圖10所示。

圖10 虛擬雙目視覺傳感系統(tǒng)[31]

目前在焊道監(jiān)測技術中應用較廣、發(fā)展較快的是視覺傳感技術。特別是隨著計算機技術的發(fā)展，可以對采集的焊道圖像匹配不同算法做進一步處理，從而解決焊縫跟蹤困難的問題。

綜上所述，國內(nèi)外一些研究機構(gòu)圍繞電弧增材質(zhì)量控制搭建了相應的監(jiān)測平臺，利用紅外、圖像和溫度等監(jiān)測焊接過程，并分析這些信號特征所反映的焊接質(zhì)量問題，希望通過解讀各信號特征，優(yōu)化控制焊接過程，提高增材制造成形質(zhì)量。

3 WAAM質(zhì)量控制技術

WAAM成形件的質(zhì)量與焊接電流、焊接電壓、焊接速度、送絲速度和氣體流量等工藝參數(shù)有關，質(zhì)量控制的核心是工藝參數(shù)的確定與優(yōu)化。有些學者采用二次回歸方程模型或神經(jīng)網(wǎng)絡模型對增材制造成形件進行預測，得出最優(yōu)工藝參數(shù)，進而控制焊道形貌；有些學者從工藝優(yōu)化的角度對成形件的精度進行控制。此外，組織性能也是衡量成形件質(zhì)量的一個標準。

3.1 焊道形貌控制

王凱博等[32]利用基于遺傳算法的神經(jīng)網(wǎng)絡模型，對焊道尺寸進行預測。如圖11所示，通過輸入不同的參數(shù)，得到不同的焊縫寬度。結(jié)果表明：模型預測精度高、效率快，訓練誤差范圍在4.1%以內(nèi)，預測誤差范圍在6.5%以內(nèi)。同時，提出了將模型應用到單道多層和多道多層增材制造工藝的方法。

圖11 焊縫寬度隨輸入?yún)?shù)的變化關系[32]

為確保WAAM過程中所有層以及零部件的精度達到相關要求并可控，有些學者利用焊接工藝參數(shù)與焊縫尺寸關系建立回歸方程模型，從而預測增材成形件的寬度和高度，選出最佳工藝參數(shù)。

柏久陽等[33]選擇焊接電流、焊接速度、送絲速度和層間溫度4個工藝參數(shù)與成形件穩(wěn)定區(qū)建立焊道寬度尺寸預測模型。實驗結(jié)果證明，模型預測效果較好，并得到影響焊道寬度的主要因素有焊接電流、焊接速度和層間溫度的結(jié)論。

南京理工大學研究團隊[17]利用保護氣流量、送絲速度和烙覆速度3個工藝參數(shù)在Matlab軟件上建立成形壁厚模型。試驗結(jié)果表明，送絲速度和熔覆速度對增材件厚度的影響程度相同，保護氣流量影響程度較小。

張金田等[34]從單層單道的角度對WAAM成形件的焊縫尺寸進行分析，建立焊接速度、送絲速度與熔寬、余高的分析模型。試驗結(jié)果表明，控制某一參量的回歸曲線可預測另一參量的影響趨勢，并可通過斜率判斷影響程度。

陳樹君等[4]建立回歸方程模型，模型包含堆焊層尺寸、送絲速度、噴嘴高度和焊接速度，并通過該模型對堆焊層的尺寸形貌進行預測分析。通過分析結(jié)果可知，模型預測效果良好，成形件精度達到要求。

南京理工大學研究團隊[35]建立堆焊層尺寸形貌與工藝參數(shù)（堆覆電流、堆覆速度及送絲速度）模型，并通過分析得到：堆覆速度對層寬尺寸影響最大，送絲速度影響最??；送絲速度對層高尺寸影響最大，堆覆電流影響最小。

3.2 成形精度控制

為改善WAAM成形件質(zhì)量和精度，學者還從工藝優(yōu)化的角度進行試驗，選出使WAAM成形件質(zhì)量和精度達到最優(yōu)的工藝參數(shù)。

Ouyang等[36]采用變極性GTAW（gas tungeten arc welding）工藝堆積制造5356鋁合金零件，并認為成形的關鍵點在于預熱基板材、監(jiān)控焊接弧長及控制熱輸入。

從保強等[37]從控制熱輸入、工作環(huán)境及送絲速度3個工藝參數(shù)對成形件氣孔缺陷進行研究，發(fā)現(xiàn)熱輸入對氣孔缺陷影響最大。同時，在鋁合金增材成形過程中，保持電弧正向電流和沉積層數(shù)不變，控制送絲速度/焊接速度的比值，可有效控制鋁合金增材成形件的寬度和高度。

趙孝祥等[16]從成形路徑形式的角度對成形精度進行研究，分別探究直線與直線過渡、直線與圓弧過渡、圓弧與圓弧過渡3種形式。實驗結(jié)果表明，不同的成形路徑，成形件的精度也有所差別。

曲揚等[38]采用TIG焊進行不銹鋼增材制造，并通過調(diào)整焊接電流、打印速度和送絲速度等工藝參數(shù)，分析并解決TIG焊WAAM時易產(chǎn)生粘絲的問題，且其成形件具有表面質(zhì)量較好、致密性和尺寸精度高等優(yōu)點。

肖文磊等[6]為進一步提高成形質(zhì)量，探究起弧與熄弧參數(shù)、層間軌跡方式、層間冷卻時間等因素對成形質(zhì)量的影響及改善方法。實驗結(jié)果表明，加大起弧電流、降低熄弧電流，選擇不同的往復層間軌跡方式及控制不同層間的冷卻時間等方法可以提高零件的成形質(zhì)量。

英國克萊菲爾德大學的Kazansa[39-40]利用CMT熱輸入量小的特點分別對碳鋼和焊絲進行工藝研究。此外，改變了傳統(tǒng)焊槍始終與基體保持垂直的堆積方式，采用全位置焊接方法實現(xiàn)不同傾角和封閉薄壁的增材成形，如圖12所示。

(a) 不同傾角成形 (b) 傾15°成形

3.3 組織性能分析

電弧的熱輸入較高，WAAM成形過程中熔池和熱影響區(qū)的尺寸較大。隨著堆焊過程的進行，每一層的熱歷程都不一樣。因此，研究成形件的晶體學特征及周期性，是控制WAAM成形件的基礎。

哈爾濱工業(yè)大學研究團隊[25]采用振動送絲的方法對比無振動送絲制造的成形件。利用掃描電鏡觀察斷口形貌，如圖13所示。振動送絲能夠使晶粒細化，晶粒間距減小，析出相尺寸減小，提高試樣顯微硬度。

圖13 不同送絲條件下斷口形貌[25]

西安理工大學研究團隊[41]采用TESCAN VEGA3XMU掃描電子顯微鏡進行拉伸斷口形貌觀察。圖14為Ti6Al4V合金絲材WAAM的拉伸斷口形貌圖，與圖15鑄態(tài)Ti6Al4V合金拉伸斷口形貌相比較，WAAM的拉伸斷口形貌呈現(xiàn)更細小的韌窩，表明增材制造的Ti6Al4V合金相比于鑄態(tài)Ti6Al4V合金具有更好強塑性。

圖14 WAAM Ti6Al4V合金[41]

圖15 鑄態(tài)Ti6Al4V合金[41]

南京理工大學研究團隊[17]在實驗中使用奧林匹斯電子顯微鏡進行觀察，如圖16所示，將成形直壁件中的組織按熱循環(huán)過程的不同分為6個區(qū)域。低層區(qū)殘余鐵素體含量逐漸降低；中層區(qū)出現(xiàn)少量奧氏體柱狀晶；高層區(qū)含有較多鐵素體。由此表明，殘余鐵素體含量與熔敷層溫度相關。

祁澤武等[42]發(fā)現(xiàn)原始狀態(tài)下鋁合金WAAM構(gòu)件力學性能難以滿足使用要求。采用固溶（49℃， 90 min）＋人工時效（190℃，6 h）的熱處理工藝進行強化。結(jié)果如圖17所示，與原始狀態(tài)相比，經(jīng)熱處理后構(gòu)件的顯微組織枝晶形態(tài)消失，部分晶粒長大。

圖16 成形件各個部位組織分類[15]

(a) 熱處理前 (b) 熱處理后

熱處理前后構(gòu)件力學性能如表2所示。由表2可看出，熱處理工藝可顯著提高鋁合金WAAM構(gòu)件力學性能。

表2 鋁合金WAAM構(gòu)件熱處理前后的力學性能

南京理工大學王克鴻團隊[35]利用HVS1000-Ｚ顯微硬度計，在載荷0.3 kg時，測量沿著焊縫中心線隨堆覆高度增加的硬度值和同一高度下不同寬度位置的硬度值。如圖18所示，堆覆層的硬度分布具有明顯規(guī)律：高度越高，硬度越大，中間部分稍低；焊縫中心處硬度高，焊縫兩邊硬度低。

華南理工大學薛家祥團隊[14]對比高速電弧焊和高速冷壓焊2種WAAM工藝，2種顯微組織如圖19所示。觀察2個試件的微觀圖得知，高速電弧焊的熱輸入較高，熱積累大，導致部分鐵素體熔解在奧氏體中，枝晶間距大，這也表明高速電弧焊的增材件抗拉強度較高。

圖18 硬度分布圖[35]

圖19 2種焊接方式微觀圖[14]

任香會等[43]通過改變送絲速度研究增材件的顯微組織，如圖20所示。當送絲速度從3 m/min增加到4 m/min時，電弧功率也隨之增加，熱輸入增加導致熔池后邊緣的冷卻速度變小，二次枝晶間距變大。因此，隨著送絲速度的增加，枝晶尺寸變大，抗拉強度降低。

圖20 不同送絲速度下的金相組織圖[43]

沈陽工業(yè)大學研究團隊[44]對比了無磁場條件下和勵磁電流為1 A，勵磁頻率為70 Hz條件下的鋁合金增材件的金相組織圖，結(jié)果如圖21所示。引入磁場后，顯微組織中成片狀枝狀晶的α-Al相變小，由原來的大片狀變?yōu)樾∑瑺?，晶粒細化明顯；共晶硅相在引入磁場后由原來的粗大花紋變得細小，并且分布更均勻，結(jié)晶組織由胞晶向樹枝晶轉(zhuǎn)變的趨勢顯著。

(a) 無磁場 (b) 加磁場

南京理工大學馮曰海團隊[45]在試驗中分別采用單填絲和雙填絲TIG焊工藝，分別制造直壁體試樣,如圖22所示。在相同的工藝參數(shù)條件下，抗拉強度和斷后延伸率都得到了改善。

(a) 抗拉強度 (b) 斷后延伸率

大連理工大學研究團隊[46]分析激光功率對鋁合金增材件拉伸性能的影響。結(jié)果如圖23所示。激光可以提升墻體的斷后延伸率和抗拉強度，但激光功率過大時，這2項性能又有所下降。

圖23 不同激光功率下對拉伸性能的影響[46]

南京理工大學王克鴻團隊[47]通過增加保護氣中氦氣的成分研究試件的力學性能，試驗結(jié)果如圖24、圖25所示。平行增材方向上，拉伸斷口主要表現(xiàn)為韌性斷裂；垂直增材方向上，拉伸斷口主要表現(xiàn)為韌性斷裂和準解理斷裂的混合斷裂方式；平行增材方向的抗拉強度強于垂直方向。

從上述研究可以看出，目前圍繞WAAM試件性能，研究人員分別從微觀組織、硬度和拉伸斷口形貌等方面進行研究，探討不同工藝對電弧增材構(gòu)件力學等性能的影響。鑒于WAAM工藝與材料的復雜性，該方向還有待進行更深入的研究。

圖25 不同保護氣成分下試樣延伸率[48]

4 當前存在問題與研究趨勢

WAAM技術雖然應用廣泛，但其存在成形件精度難以控制，組織性能較差等問題。近年來國內(nèi)外學者對WAAM技術的研究主要集中在如下方向：

1）基于機器人離線編程的WAAM復雜構(gòu)件制造；

2）WAAM過程的監(jiān)測與成形控制；

3）不同工藝方法、工藝參數(shù)對增材件宏觀、微觀組織性能等的影響及工藝參數(shù)優(yōu)化。

相比傳統(tǒng)的增材加工技術，WAAM技術具有更加突出的技術優(yōu)勢和應用前景，將在更多領域得到應用。機器人WAAM軌跡規(guī)劃與優(yōu)化、機器人電弧增材構(gòu)成監(jiān)控、機器人WAAM工藝優(yōu)化與成形控制等問題將是未來關注的焦點。

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Research Status and Trend of Arc Additive Manufacturing Technology for Robot

Lin Hongyan1Yao Ping1,2Li Daoliang3Liang Daozan4Zhou Kang5

(1.Guangdong Polytechnic Normal University 2.Tianhe College of Guangdong Polytechnical Normal University 3.Panyu Customs House of the People's Republic of China 4.KITSEN Technologies Co., Ltd. 5.Beijing Institute of Technology)

Additive manufacturing technology of metal materials, also known as 3D printing technology, is one of the international frontier research hotspots in the field of advanced manufacturing technology. Compared with electron beam and laser additive manufacturing technology, Wire and arc additive manufacturing technology(WAAM) has the advantages of high molding efficiency and low cost. With the development of robot welding technology, complex trajectory welding control becomes possible. WAAM technology is also increasingly favored by researchers. In this paper, the research status of WAAM technology is introduced, the defects in the development of WAAM technology and the problems to be focused on in the future are discussed.

Robot Welding; WAAM; Quality Control; Microstructure and Properties

林泓延，男，1995年生，碩士研究生，主要研究方向：工業(yè)機器人智能制造。E-mail: 843644862@qq.com

姚屏（通信作者），女，1978年生，博士研究生，教授，主要研究方向：工業(yè)機器人技術、智能測控技術。E-mail:ypsunny@163.com

李道良，男，1972年生，大專學歷，助理工程師，主要研究方向：機電類產(chǎn)品查驗、檢驗。

梁道贊，男，1980年生，本科，機械助理工程師，主要研究方向：鋁合金模架機器人焊接。

周亢，男，1983年生，博士研究生，副教授，主要研究方向：機械制造與自動化，機電一體化，焊接自動化系統(tǒng)。

國家自然科學基金（51805099）；廣東省省級科技計劃項目（2017B090914005）；廣東省研究生教育創(chuàng)新計劃項目（2017QTLXXM38）；2018年廣東省聯(lián)合培養(yǎng)研究生示范基地項目；廣州市科技計劃項目（201805010001）；陽江市科技計劃（SDZX2019022）；北京理工大學青年教師學術啟動計劃。