根據3D科學谷的市場研究，線弧增材製造 （WAAM） 和線鐳射材料沉積 （WLMD）。這兩種工藝都有與系統相關的優點和缺點：與 WAAM 相比，WLMD 成本高，沉積速率低，但其特點是熱量輸入低，並且可以在所需位置精確地形成層。出於這個原因，它在航空航天工業中尤其需要。如果需要更高的加工效率，WAAM 是更好的選擇，不過可實現的表面更波浪，層堆積明顯更粗糙。
電弧和鐳射組合3D列印技術：COLLAR Hybrid
© 亞琛Fraunhofer ILT弗勞恩霍夫鐳射研究所
根據3D科學谷的市場觀察，來自德國亞琛的弗勞恩霍夫鐳射技術研究所Fraunhofer ILT 為 DVS 研究專案“KoaxHybrid”開發了電弧焊接和鐳射材料沉積混合的3D列印技術。
在亞琛，Fraunhofer研究所的工程師開發了一種新的光學系統，該系統採用玻璃基板和電弧炬，將氣體保護金屬電弧 （GMA） 焊接和鐳射材料沉積與環形光束結合在一起，從而創造了一種全新的工藝。
電弧和鐳射組合3D列印技術：COLLAR Hybrid
© 亞琛Fraunhofer ILT弗勞恩霍夫鐳射研究所
當這些工藝同軸組合時，沉積速率可提高高達 150%，因此這種 3D 列印工藝也可用於大型部件。由於表面波紋度降低，根據Fraunhofer ILT，與純粹的WAAM 工藝相比，所需的後處理量顯著減少。
不同型別的金屬3D列印技術的加工效率
© 3D科學谷白皮書
/ 組合工藝確保協同效應
電弧增材製造是一種成熟且穩健的工藝，因為不僅可以廉價獲得必要的系統技術，而且大多數金屬材料都可以用它來加工。但是，電弧不能像鐳射束那樣精確聚焦。不能像鐳射一樣用於產生精細和精確的軌跡。
作為對策，弗勞恩霍夫鐳射技術研究所Fraunhofer LIT開發並建造了一種特殊的水冷光學系統，該系統採用玻璃基板和水冷電弧炬，用於高功率焊接和增材製造。能源被疊加，兩個單獨的3D列印過程的優勢被有利地結合起來。
在混合工藝中，金屬絲末端和基板之間的電弧被環形鐳射輻射包圍，就像被套環一樣。這種組合背後的想法是，電弧弧線無法突破這個鐳射項圈，並被強制引導。新工藝因其“強制引導”而得名COLLAR Hybrid，COLLAR指的是兩種工藝的共同同軸鐳射弧。
弗勞恩霍夫 ILT 正在使用新系統技術進一步開發具有環形鐳射束和電弧技術的金屬 3D 列印。同時，亞琛工業大學焊接與連線研究所 （ISF） 正在開發具有環形焦點的與方向無關的混合焊接和同軸送絲。這兩個用例都是 DVS 研究專案 KoaxHybrid 的一部分。
/ 新的製造自由度
新的混合工藝與眾不同的不僅僅是更高的焊接速度——根據初步測試，與電弧焊相比提高了約 100%的速度，還帶來了新的製造自由度。
根據Fraunhofer LIT，以往的電弧焊的加工過程中，當涉及到不僅是線性的焊縫時，會變得很困難，在每個拐角或曲線上，傳統的設定都必須旋轉，這會導致在路徑程式設計方面付出巨大的努力。
而COLLAR Hybrid工藝其光學系統可以實現任何方向的焊接。此外，它還有望產生另一個積極影響：使用鐳射工藝（電弧完全關閉或以低功率關閉），可以沉積具有挑戰性的區域和精細結構；使用多數電弧工藝，較粗的結構，例如寬肋或具有大沉積速率的區域，可以更快地沉積材料，成本效益更高，能量輸入更低。
類似的構建策略也適用於鋁或銅等材料，否則它們通常需要更昂貴的帶有藍色或綠色鐳射的光束源。例如，Fraunhofer ILT使用電弧分解氧化鋁層，其熔化溫度為2，200°C，但是下面的鋁層只有 660°C 的熔化溫度，然後可以用較低的綜合功率進行焊接或加工。
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