南極熊導讀：“天下武功，唯快不破”，同樣的道理放到增材制造領域依然適用。放眼全球，在制造業如今萬物互聯、智能化制造迅猛發展的浪潮和趨勢下，唯有高效率、高質量的制造模式才能搭上“工業4.0”的快車道，從而真正引領一個新時代的技術革命。

近30年來，金屬3D打印作為最具前景的先進成形技術之一，已經得到了廣泛的發展，市場上出現了許多技術理念超前或者生產效率極高的新型金屬增材制造系統，這也打破了人們對兩大類傳統金屬3D打印模式——粉末床熔融（PBF）和定向能量沉積（DED）的固有印象。為此，南極熊本期文章(zhang)總結了現有8種的(de)高速金屬(shu)3D打印技術或設備，從這些案例中可(ke)以(yi)預(yu)見，大尺寸、高產(chan)量(liang)將會成為未(wei)來金屬(shu)3D打印的(de)主流方向之一。

①VulcanForms公司的150激光束金屬3D打印機

VulcanForms公司(si)是(shi)國(guo)外一(yi)家依托于(yu)麻省理工學(xue)院(yuan)建立(li)的初創(chuang)公司(si)，由哈(ha)特博士和他的一(yi)個研究(jiu)生(sheng)馬丁-費(fei)爾德(de)曼在2015年創(chuang)立(li)，其(qi)3D打(da)印(yin)(yin)(yin)制造工廠(chang)位于(yu)馬薩(sa)諸(zhu)塞州德(de)文斯(si)。該公司(si)追求一(yi)種(zhong)全新的3D打(da)印(yin)(yin)(yin)方法，即使用比現有系統多(duo)很多(duo)的激光束(shu)陣列，以(yi)解(jie)決現有金屬3D打(da)印(yin)(yin)(yin)的速(su)度慢、成本(ben)過(guo)高和制造缺陷(xian)多(duo)的三大問(wen)題點(dian)。

南極熊獲悉，VulcanForms開發(fa)的(de)3D打(da)印(yin)機高20英(ying)尺(chi)，重6萬磅(bang)，代表著3D打(da)印(yin)的(de)技術(shu)前(qian)沿(yan)。每臺3D打(da)印(yin)機都具(ju)有150道激(ji)光束，每個(ge)系(xi)統最(zui)多可提(ti)供100千瓦粉末床(chuang)的(de)激(ji)光功率(lv)，是一(yi)般系(xi)統的(de)100倍（最(zui)高可提(ti)升250倍）。現(xian)在(zai)德文(wen)斯的(de)工(gong)廠已經裝(zhuang)配了六(liu)臺巨型(xing)打(da)印(yin)機，預計到(dao)(dao)明年將會增加(jia)到(dao)(dao)20臺。此外，該公司現(xian)在(zai)已經籌(chou)集了3.55億(yi)美元(yuan)的(de)風險資(zi)金。員工(gong)數量(liang)在(zai)過去一(yi)年里增加(jia)了六(liu)倍，達到(dao)(dao)360人，他們來自通(tong)用電氣和惠普公司等(deng)主(zhu)要(yao)制造商以及谷歌和歐特克等(deng)科技公司。

△VulcanForms的三維打印使用了比其他系統更多的激光束陣(zhen)列

△制造流程

值得(de)一(yi)提的(de)是(shi)，這些(xie)機(ji)器(qi)可以(yi)打印鈦和其他材料，整體結構是(shi)密(mi)封的(de)，里面的(de)氣(qi)氛保(bao)護采用的(de)是(shi)氬(ya)氣(qi)，這是(shi)反應性(xing)最(zui)低的(de)氣(qi)體之一(yi)，能(neng)夠減少導致零件(jian)缺陷(xian)和雜質的(de)產生。現在，它們(men)能(neng)為包(bao)括航(hang)空(kong)航(hang)天(tian)、半導體、國防和醫療(liao)植入物等領(ling)域在內的(de)企業客戶制造高科技部(bu)件(jian)。

②Seurat 200萬激(ji)光(guang)點(dian)的金屬“區域3D打印”技術(shu)

自2015年成(cheng)立以來，Seurat公(gong)司(si)一(yi)直致(zhi)力于(yu)開發(fa)“區域(yu)打(da)印工藝”，并(bing)打(da)算推(tui)廣給汽車、消費技術(shu)(shu)和(he)工業(ye)客戶。該(gai)公(gong)司(si)的專利"金屬區域(yu)打(da)印技術(shu)(shu)"緣起于(yu)勞倫斯·利弗莫爾(er)國(guo)家實驗室(LLNL)，是通過將(jiang)200多萬個(ge)激(ji)光(guang)點(dian)聚焦(jiao)到金屬粉末床(chuang)上，實現(xian)快速打(da)印最終用途的部件。這項技術(shu)(shu)的生產力遠遠超過任何現(xian)有(you)金屬3D打(da)印技術(shu)(shu)。它的打(da)印速度(du)甚至高(gao)于(yu)電弧(hu)熔絲，但它保持了(le)激(ji)光(guang)粉末床(chuang)熔融的精度(du)和(he)分(fen)辨率，并(bing)有(you)可能進一(yi)步提高(gao)表面質量和(he)零件的靈活性。

在(zai)汽車(che)領域(yu)，Seurat公(gong)司認(ren)為(wei)(wei)他們(men)的(de)技(ji)(ji)術可(ke)用于生產汽車(che)備(bei)件(jian)和(he)下(xia)一代(dai)電動汽車(che)的(de)原型部件(jian)。同時，這(zhe)(zhe)項(xiang)技(ji)(ji)術因為(wei)(wei)具有(you)可(ke)擴展性(xing)和(he)無飛濺性(xing)，可(ke)以(yi)成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)生產工業(ye)應用大尺寸(cun)部件(jian)的(de)理想選(xuan)擇(ze)。Seurat的(de)區域(yu)打印技(ji)(ji)術突破(po)(po)了(le)每個零件(jian)成(cheng)(cheng)本(ben)的(de)現有(you)障礙，他們(men)的(de)第一代(dai)系(xi)統與今天的(de)增(zeng)材制造技(ji)(ji)術相比，已經(jing)可(ke)以(yi)降低50%的(de)成(cheng)(cheng)本(ben)。而且將進一步提高效(xiao)率，未(wei)來幾代(dai)機器的(de)目標(biao)是在(zai)2030年擊敗(bai)傳統壓鑄(zhu)工藝(yi)的(de)制造成(cheng)(cheng)本(ben)，這(zhe)(zhe)將標(biao)志著增(zeng)材制造作為(wei)(wei)一種主(zhu)流(liu)技(ji)(ji)術的(de)突破(po)(po)。憑借(jie)著這(zhe)(zhe)項(xiang)高生產效(xiao)率的(de)技(ji)(ji)術，Seurat在(zai)今年7月獲得了(le)4100萬美(mei)元(yuan)（約(yue)2.65億元(yuan)人民幣）的(de)B輪融資，由投資公(gong)司Capricorn基金(jin)領投。然而，這(zhe)(zhe)個工藝(yi)盡管已經(jing)開發(fa)了(le)至(zhi)少六年，在(zai)2017年獲得了(le)專利，但目前還未(wei)實現商業(ye)化(hua)。

△Seurat 200萬(wan)個激光(guang)的“區域打印工藝(yi)”，可(ke)以(yi)打印金屬件

在技術(shu)原(yuan)理上(shang)，Seurat的(de)(de)這種(zhong)新技術(shu)不是增(zeng)加(jia)激光(guang)(guang)(guang)源的(de)(de)數量(liang)，而是使用(yong)一種(zhong)全新的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)束處理方法來增(zeng)加(jia)每(mei)次(ci)的(de)(de)熔化量(liang)。常規(gui)的(de)(de)金(jin)屬增(zeng)材制造(zao)系(xi)統的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)斑直(zhi)徑(jing)為(wei)100微(wei)米(mi)(mi)，對于單(dan)激光(guang)(guang)(guang)系(xi)統，就是使用(yong)直(zhi)徑(jing)100微(wei)米(mi)(mi)的(de)(de)激光(guang)(guang)(guang)進(jin)行(xing)掃描打印。而Seurat系(xi)統將200萬個激光(guang)(guang)(guang)點射向15平方毫米(mi)(mi)的(de)(de)方形區域，每(mei)個光(guang)(guang)(guang)點的(de)(de)直(zhi)徑(jing)大約為(wei)10微(wei)米(mi)(mi)，也就是說一次(ci)打印一個區域。

南(nan)極熊剖(pou)析(xi)一(yi)下(xia)，可能你(ni)會更(geng)容易理(li)解(jie)這個(ge)技術的厲害之處(chu)：

* 在激光(guang)打(da)印(yin)照射效(xiao)率上，Seurat的光(guang)斑面(mian)積相當(dang)于15平方毫(hao)米，而常規單(dan)(dan)激光(guang)100微米直徑的光(guang)斑面(mian)積僅僅為0.0078平方毫(hao)米，兩者相差近1000倍(bei)，也(ye)就是說最(zui)多可以實(shi)現單(dan)(dan)激光(guang)系(xi)統1000倍(bei)以上的熔融效(xiao)率；

* 在激光(guang)打印(yin)精度分辨(bian)率上，Seurat的(de)精度卻能達到傳統單(dan)激光(guang)的(de)10倍。

③SPEE3D高速低成本的冷噴涂(tu)金屬3D打印技術

SPEE3D是(shi)一(yi)家來自(zi)澳大利(li)亞的(de)(de)冷(leng)噴3D打(da)印(yin)機制(zhi)造(zao)商，其獨有的(de)(de)冷(leng)噴專利(li)增材(cai)制(zhi)造(zao)技術打(da)印(yin)金屬零件的(de)(de)速度要以比傳統(tong)金屬3D打(da)印(yin)方(fang)法快100至1000倍(bei)。據(ju)稱(cheng)，這項技術也是(shi)唯(wei)一(yi)能夠按(an)需打(da)印(yin)金屬零件的(de)(de)工(gong)藝之一(yi)，其成本比傳統(tong)制(zhi)造(zao)更具競爭力，在(zai)國(guo)防(fang)、火箭(jian)、海洋等領域都有著廣闊的(de)(de)應用前景。

冷(leng)噴技(ji)術(shu)不依靠激光或(huo)其他熱(re)能來源，而是利(li)用(yong)動(dong)能，通過高(gao)速壓縮的(de)(de)氣流將金(jin)屬(shu)粉(fen)末噴到基體上。這(zhe)給了材料足夠的(de)(de)能量，使其變形并與(yu)下面的(de)(de)固體零(ling)件(jian)結合(he)，形成額(e)外包覆層。SPEE3D公(gong)司(si)在2019年和(he)(he)2021年被澳大利(li)亞皇家海軍兩次選中，測試金(jin)屬(shu)3D打印技(ji)術(shu)在國防(fang)上的(de)(de)應用(yong)潛力(li)。該公(gong)司(si)的(de)(de)WarpSPEE3D能夠在惡劣的(de)(de)環境條件(jian)下運輸(shu)和(he)(he)卸載，并在30分(fen)鐘內(nei)投(tou)入使用(yong)。據了解，它(ta)能夠以每分(fen)鐘100克(ke)的(de)(de)速度(du)打印重(zhong)量達40公(gong)斤(jin)的(de)(de)大型金(jin)屬(shu)零(ling)件(jian)。除(chu)了國防(fang)應用(yong)，SPEE3D的(de)(de)冷(leng)噴技(ji)術(shu)在火(huo)箭(jian)發動(dong)機部件(jian)制(zhi)造方面同樣有著優秀(xiu)表(biao)現：在短短三個(ge)(ge)小時內(nei)就生產(chan)了一(yi)個(ge)(ge)17.9公(gong)斤(jin)的(de)(de)銅制(zhi)火(huo)箭(jian)噴嘴襯墊，成本不到1000美元(yuan)。

△澳大(da)利亞(ya)陸(lu)軍正(zheng)在準備WarpSPEE3D打印機的操作。照(zhao)片來自澳大(da)利亞(ya)陸(lu)軍

△SPEE3D的金屬(shu)3D打(da)印機。圖(tu)片(pian)來自SPEE3D

④Sciaky每小時18公斤沉積速度的EBAM電子束金屬3D打印技術

Sciaky是一家隸屬(shu)于(yu)飛(fei)利浦服務(wu)公司的子企(qi)業，是工業金(jin)屬(shu)3D打印(yin)(yin)解決方案的領先(xian)供應商。它們獨有的電子束定向能(neng)量沉積增(zeng)材制造(EBAM?)工藝(yi)，是世界上可實現大型(xing)金(jin)屬(shu)零件最快速成形的3D打印(yin)(yin)工藝(yi)之一。

△電子(zi)束金屬沉積3D打印技術(shu)，受到美國(guo)總統拜登的(de)關注

在2022年1月份宣(xuan)布將向(xiang)土耳其航空航天工(gong)業(TAI)交(jiao)付(fu)世界上(shang)最(zui)大的(de)電子(zi)束(shu)定向(xiang)能沉積(DED) 3D打(da)(da)印機——定制的(de)300系列(lie)電子(zi)束(shu)增材制造(EBAM?)系統后(hou)，Sciaky公司在5個月后(hou)宣(xuan)布他(ta)們的(de)EBAM工(gong)藝已(yi)率(lv)先實(shi)現每小時(shi)超過40磅（18.14公斤）的(de)沉積速(su)率(lv)，這(zhe)一記錄(lu)是在位(wei)于(yu)法(fa)國的(de)圣埃克(ke)蘇佩里技術研究所(IRT)，為航空金(jin)屬先進材料 (MAMA)項目打(da)(da)印金(jin)屬零(ling)件的(de)時(shi)候(hou)完成(cheng)的(de)。

該公司的(de)(de)EBAM技術可(ke)擴展性非常(chang)廣，3D打印金屬(shu)零(ling)件的(de)(de)尺寸可(ke)以長達(da)19英尺（6米）。通(tong)過層間實時(shi)成像和(he)傳感系統，實現很好的(de)(de)質量(liang)控制(zhi)和(he)反(fan)(fan)饋。這是金屬(shu)3D打印市場上，少有(you)的(de)(de)能夠以精確(que)和(he)可(ke)重復性的(de)(de)方(fang)式，實現實時(shi)反(fan)(fan)饋、自適應的(de)(de)金屬(shu)沉積(ji)控制(zhi)系統。同時(shi)，該公司還為航空航天(tian)、國防、汽(qi)車(che)、醫療保(bao)健，和(he)其他(ta)制(zhi)造行業(ye)(ye)提供行業(ye)(ye)領(ling)先(xian)的(de)(de)電子束(EB)和(he)先(xian)進的(de)(de)弧焊系統，以及世界上最強(qiang)大的(de)(de)EB車(che)間焊接服務。焊接設備符合(he)歐洲軍標(biao)，可(ke)制(zhi)造機(ji)身(shen)、起落架(jia)、噴氣發動(dong)機(ji)、導彈和(he)車(che)輛(liang)零(ling)件等物(wu)品。

△采用Sciaky特有的EBAM工藝，為MAMA項目進行(xing)3D打(da)印

⑤ILT聯手Ponticon推出專利超高速激光沉積（EHLA）3D打印技術

2021年(nian)10月，弗勞恩霍夫激光技術研究所（ILT）和(he)總部位于(yu)(yu)德國的(de)(de)工程公司Ponticon聯手推出(chu)了一項ILT專利的(de)(de)超高速激光材料沉(chen)積（EHLA）新(xin)型3D打印(yin)技術。EHLA技術最(zui)初開發于(yu)(yu)2017年(nian)，是ILT對大批量定向能量沉(chen)積（或(huo)稱(cheng)DED）的(de)(de)嘗試。它最(zui)初是作(zuo)為一個模塊化的(de)(de)工具(ju)頭提供的(de)(de)，可以集(ji)成到門架和(he)機械臂上，同時進行(xing)材料沉(chen)積和(he)熔化動作(zuo)。

自(zi)EHLA 2017年發(fa)布以來(lai)，這兩家合作伙伴一直致力于開發(fa)更(geng)適合增材制造應用的(de)(de)(de)新一代(dai)技術(shu)版(ban)本，并(bing)在2019年完成了第一個原型——簡稱為"EHLA 3D"。Fraunhofer ILT將這項技術(shu)描述為比傳統(tong)堆焊(han)工藝(yi)更(geng)高(gao)效、更(geng)環(huan)保(bao)的(de)(de)(de)替(ti)代(dai)品。目前，該工藝(yi)可(ke)以加工重達(da)(da)25公斤的(de)(de)(de)零(ling)件(jian)，進料(liao)速(su)度(du)最高(gao)可(ke)達(da)(da)每分鐘500米，比其他(ta)激光材料(liao)沉(chen)積技術(shu)快250倍。它還可(ke)以應用到(dao)更(geng)薄的(de)(de)(de)層結構上(shang)去，僅有25微米，同時(shi)實現更(geng)平滑的(de)(de)(de)零(ling)件(jian)表(biao)面(mian)。FraunhoferILT打算在過程(cheng)監控設計、自(zi)動路徑規劃工具和構建(jian)(jian)參數細化方面(mian)投入更(geng)多的(de)(de)(de)研究，并(bing)表(biao)示未(wei)來(lai)的(de)(de)(de)升級技術(shu)版(ban)本將會提供更(geng)高(gao)的(de)(de)(de)構建(jian)(jian)速(su)率、更(geng)大的(de)(de)(de)靈活性和材料(liao)多樣性以及更(geng)高(gao)的(de)(de)(de)精度(du)。

△用三種不同的粉(fen)末材料3D打印Fraunhofer ILT的字(zi)樣，作為新型(xing)高產的EHLA 3D工(gong)藝的示(shi)范部(bu)件。照片來自Fraunhofer ILT。

⑥MELD推出(chu)比SLM快十(shi)倍的攪(jiao)拌(ban)摩擦沉積3D打印技術

MELD制(zhi)造(zao)公司是(shi)一家(jia)位于(yu)弗吉尼(ni)亞(ya)州(zhou)克里斯蒂安(an)斯堡的(de)(de)3D打(da)印技(ji)(ji)術開發商(shang)，一直以來，該(gai)公司都(dou)在持(chi)續推進(jin)金屬摩擦沉(chen)積(ji)工(gong)藝的(de)(de)開發和(he)研究，同(tong)時制(zhi)造(zao)基于(yu)該(gai)技(ji)(ji)術的(de)(de)3D打(da)印機。在今年(nian)3月份，MELD公司宣布(bu)與(yu)弗吉尼(ni)亞(ya)理(li)工(gong)大學開展合作，以尋求進(jin)一步(bu)推進(jin)其增材制(zhi)造(zao)摩擦沉(chen)積(ji)技(ji)(ji)術，研究方向(xiang)包括工(gong)藝基礎，如溫度(du)、材料(liao)流動(dong)和(he)變形，動(dong)態(tai)相和(he)微(wei)結構演變，以及異質結構材料(liao)的(de)(de)設計和(he)制(zhi)造(zao)。

MELD制造公司擁有(you)(you)十幾項增(zeng)材(cai)(cai)制造攪拌摩擦(ca)沉(chen)積工藝的(de)(de)專利，與其他金(jin)屬3D打(da)(da)印(yin)(yin)技術不(bu)(bu)同的(de)(de)是，該(gai)技術是一個固態過(guo)(guo)程，在低于熔化(hua)溫度(du)的(de)(de)情(qing)況(kuang)下進行，往(wang)往(wang)不(bu)(bu)會(hui)熔化(hua)打(da)(da)印(yin)(yin)材(cai)(cai)料(liao)(liao)。它是通過(guo)(guo)固體(ti)進料(liao)(liao)桿(gan)（打(da)(da)印(yin)(yin)材(cai)(cai)料(liao)(liao)）旋轉(zhuan)(zhuan)接觸基材(cai)(cai)，涂抹并通過(guo)(guo)摩擦(ca)粘在基材(cai)(cai)上(shang)完成逐層(ceng)打(da)(da)印(yin)(yin)，該(gai)過(guo)(guo)程發生(sheng)塑性變(bian)形(xing)，但絕不(bu)(bu)會(hui)熔化(hua)。快(kuai)速旋轉(zhuan)(zhuan)的(de)(de)工具(ju)具(ju)有(you)(you)加熱(re)材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)作用(yong)，并完成塑性變(bian)形(xing)，使其具(ju)有(you)(you)足夠的(de)(de)可(ke)塑性。摩擦(ca)沉(chen)積工藝與各種(zhong)(zhong)金(jin)屬兼容，如鋁、鈦、鋼和鎳基超合金(jin)。MELD的(de)(de)3D打(da)(da)印(yin)(yin)應(ying)用(yong)主要是在國防領(ling)域，包括零件(jian)涂層(ceng)、部件(jian)維(wei)修、金(jin)屬連接和定制金(jin)屬基復(fu)合材(cai)(cai)料(liao)(liao)坯料(liao)(liao)。據MELD稱(cheng)，增(zeng)材(cai)(cai)攪拌摩擦(ca)沉(chen)積技術能夠以前所未有(you)(you)的(de)(de)規(gui)模生(sheng)產大(da)型金(jin)屬零件(jian)，它不(bu)(bu)限于小型粉末床或真(zhen)空系統，是一種(zhong)(zhong)可(ke)以在開放的(de)(de)大(da)氣環境(jing)下實施(shi)的(de)(de)工藝，不(bu)(bu)受(shou)操作環境(jing)或材(cai)(cai)料(liao)(liao)表面(mian)條件(jian)的(de)(de)限制，并且材(cai)(cai)料(liao)(liao)沉(chen)積速度(du)比粉末床熔融等工藝快(kuai)十倍(bei)以上(shang)。

△MELD的(de)專利增材制造攪拌摩(mo)擦沉積技術。照片來自MELD制造。

△前沿作戰基(ji)地的MELD增材制造維修概念(nian)圖。圖片來(lai)自MELD制造公司

⑦Desktop Metal粘結劑噴射金屬3D打印技術

Desktop Metal在2021年(nian)10月斥資(zi)5.75億(yi)美(mei)元收(shou)購其主要競(jing)爭(zheng)對手粘(zhan)合劑噴射3D打印機制造商ExOne，一躍成為(wei)金(jin)屬粘(zhan)合劑噴射3D打印領域難覓敵(di)手的頭號(hao)霸主。ExOne公司多年(nian)來致力于開發可控氛圍（有(you)(you)時也稱為(wei)惰(duo)性或化學惰(duo)性）的粘(zhan)合劑噴射3D打印技(ji)術，用于打印活性粉末。目前，其粘(zhan)合劑噴射3D打印技(ji)術能夠處理包括金(jin)屬、陶瓷和(he)復(fu)合材料在內的幾乎所有(you)(you)類型粉末。

使用(yong)粘合劑噴(pen)(pen)(pen)射binder jetting和(he)單程噴(pen)(pen)(pen)墨(mo)技術single-pass inkjet technology的(de)的(de)3D打印機Production System?，可(ke)(ke)能是進(jin)行大規模3D打印金(jin)屬零件(jian)的(de)最(zui)快方法。具有(you)最(zui)先進(jin)的(de)打印噴(pen)(pen)(pen)頭，上面有(you)16384個噴(pen)(pen)(pen)嘴，每(mei)秒能夠噴(pen)(pen)(pen)出15億滴墨(mo)滴，具有(you)1200x1200 DPI的(de)原始分辨率，出色的(de)可(ke)(ke)靠(kao)性(xing)和(he)雙向單程打印，可(ke)(ke)以(yi)快速3D打印復雜的(de)金(jin)屬零件(jian)，堆積效率可(ke)(ke)達12,000cm3/小時(shi)，每(mei)天多達10,000個零件(jian)。

單程粘合劑噴射金屬3D打印技(ji)術(shu)原理

在Single Pass Jetting?（SPJ）的支(zhi)持下，Production System?具有雙向3D打(da)印功能，移(yi)動一(yi)次，即可打(da)印一(yi)次，不(bu)浪費(fei)一(yi)遍(bian)路(lu)程。具體工(gong)作流程如下

△視(shi)頻(pin)：單(dan)程粘(zhan)合劑噴(pen)射金屬3D打(da)印(yin)技術(shu)工藝原理

①3D打印(yin)(yin)。對(dui)于雙向單(dan)程3D打印(yin)(yin)，每次打印(yin)(yin)遍及(ji)整個構(gou)建區域(yu)，都將應(ying)用打印(yin)(yin)過程的所有步驟（粉末沉(chen)積(ji)、鋪展、壓實、彈道抑制(zhi)ballistic suppression、和(he)粘合(he)劑(ji)噴(pen)射）。一(yi)層一(yi)層地沉(chen)積(ji)金屬(shu)粉末和(he)粘合(he)劑(ji)，直到(dao)整個構(gou)建體被零(ling)件部分(fen)和(he)周(zhou)圍的散裝粉末填滿為(wei)止。

②脫(tuo)粉(fen)。構(gou)建(jian)完(wan)成后，將(jiang)移(yi)除構(gou)建(jian)箱(xiang)，并(bing)用新箱(xiang)子替換下一個構(gou)建(jian)。完(wan)整的成型(xing)箱(xiang)被移(yi)至(zhi)清粉(fen)工位，在那里(li)去除粉(fen)末(mo)，并(bing)準備燒結零件(jian)。

③燒結。脫粉(fen)的(de)零件(jian)(jian)裝入工業(ye)爐中，在那(nei)里將加熱到接近熔(rong)化的(de)溫度。除(chu)去剩余的(de)粘合劑(ji)，使金屬(shu)顆(ke)粒融合在一起(qi)，并使零件(jian)(jian)致密。

高速打(da)印(yin)(yin)：借助Production System的雙向單(dan)程Single Pass Jetting?打(da)印(yin)(yin)技術，每天(tian)最多可進行10,000個(ge)零(ling)件的3D打(da)印(yin)(yin)，每次構建零(ling)件，實(shi)現比傳統SLM激光粉末床(chuang)的打(da)印(yin)(yin)速度(du)高100倍，最大限度(du)地提高生產(chan)率(lv)。

密(mi)集(ji)3D嵌套(tao)：無需(xu)支(zhi)撐(cheng)即(ji)可進行粘合劑(ji)噴射(she)3D打印，這(zhe)意味著零件由(you)松(song)散的(de)粉末支(zhi)撐(cheng)，無需(xu)焊接至底板。這(zhe)使客戶能夠用密(mi)集(ji)嵌套(tao)的(de)零件填(tian)充構建體積，從而有(you)效地(di)交付高(gao)吞吐(tu)量的(de)打印。

一流的(de)可(ke)重復性：通過(guo)防彈(dan)技術，打印頭冗(rong)余(yu)和實時光學打印床檢(jian)查，提供了(le)強大的(de)可(ke)重復性。意味著您可(ke)以放心(xin)打印。

⑧Fraunhofer IWS速度提升千倍的CBC金屬3D打印技術

2021年7月，德國研(yan)究機構Fraunhofer IWS透露了一種(zhong)新式(shi)的3D打印系統，這(zhe)套系統可能(neng)比目前基于振(zhen)鏡的激光(guang)(guang)(guang)制造(zao)技(ji)術(shu)快"一千倍(bei)"。據悉，這(zhe)種(zhong)打印裝置重(zhong)點在于一個高功(gong)率的13KW "動態光(guang)(guang)(guang)束激光(guang)(guang)(guang)器"，它(ta)能(neng)夠迅速產生不同的能(neng)量分布模式(shi)，并精(jing)確(que)地打印出極為復雜的材料。這(zhe)項(xiang)突破性技(ji)術(shu)最初由以色列公司Civan Lasers開發(fa)，Fraunhofer IWS用相(xiang)(xiang)干(gan)光(guang)(guang)(guang)束來做金屬(shu)3D打印。這(zhe)種(zhong)方法被認為是(shi)高功(gong)率激光(guang)(guang)(guang)工藝的 “巔峰(feng)"，它(ta)涉及到(dao)將(jiang)激光(guang)(guang)(guang)分割放大(da)成多條(tiao)相(xiang)(xiang)干(gan)光(guang)(guang)(guang)線(xian)，然(ran)后(hou)再(zai)將(jiang)它(ta)們合并成強大(da)的單束。

△一位工程(cheng)師(shi)在德累斯頓的(de)Fraunhofer IWS安裝(zhuang)耶路(lu)撒冷的(de) "動態光束(shu)激光"。照片來(lai)自Fraunhofer IWS

在Civan Lasers公司的(de)(de)案例(li)中，它們已(yi)經開發出一(yi)種(zhong)利用(yong)部分光(guang)(guang)束的(de)(de)小相位(wei)偏(pian)(pian)移(yi)來調(diao)制(zhi)能(neng)(neng)量分布模(mo)式的(de)(de)方法。與現有的(de)(de)激光(guang)(guang)器相比，動態光(guang)(guang)束激光(guang)(guang)器在光(guang)(guang)束中心釋放(fang)出大(da)部分能(neng)(neng)量，因(yin)此能(neng)(neng)夠將(jiang)(jiang)零件制(zhi)成(cheng)復雜的(de)(de) "環 "或"馬蹄 "形(xing)狀。從理論(lun)上講(jiang)，使(shi)用(yong)光(guang)(guang)束偏(pian)(pian)轉光(guang)(guang)學器件或快速振鏡已(yi)經可以做到這一(yi)點，盡管每次(ci)重新調(diao)整都需要幾毫秒。然而，Civan Lasers公司的(de)(de)方法更(geng)快，能(neng)(neng)夠在微(wei)秒內調(diao)整激光(guang)(guang)的(de)(de)能(neng)(neng)量模(mo)式，因(yin)此它有可能(neng)(neng)使(shi)動態光(guang)(guang)束成(cheng)形(xing)首次(ci)用(yong)于(yu)工業規模(mo)的(de)(de)金屬3D打印。據FraunhoferIWS的(de)(de)AndreasWetzig稱，這項技術推動了金屬3D打印的(de)(de)極限，將(jiang)(jiang)會解鎖(suo)新的(de)(de)合金材料在醫療(liao)、電(dian)動車(che)和航空航天領域的(de)(de)廣泛應用(yong)。

△預計新(xin)的 "CIVAN "將在金屬3D打印(yin)中開啟動(dong)態(tai)光束成型。照片來自Fraunhofer IWS

南極熊(xiong)評論(lun)

南極熊認為，盡(jin)管從技(ji)術(shu)(shu)層面(mian)上看國(guo)(guo)外在高(gao)速金屬(shu)增材制造(zao)(zao)領(ling)域的技(ji)術(shu)(shu)理念(nian)、設(she)備(bei)(bei)制造(zao)(zao)確實(shi)領(ling)先我(wo)(wo)國(guo)(guo)不少，但(dan)我(wo)(wo)們也(ye)并(bing)不只是落于“眼見他人起高(gao)樓”的境地，我(wo)(wo)們也(ye)有著像(xiang)鉑(bo)力特、華曙高(gao)科(ke)、易加三維等一批受到國(guo)(guo)外市場認可的佼佼者(zhe)。中國(guo)(guo)制造(zao)(zao)業(ye)的轉型需要信心，中國(guo)(guo)智能制造(zao)(zao)業(ye)的發(fa)展更需要耐心，我(wo)(wo)國(guo)(guo)增材制造(zao)(zao)產業(ye)當下的規模還遠未(wei)發(fa)展到像(xiang)國(guo)(guo)外那般“火并(bing)群雄”的激烈地步(bu)。相反(fan)，我(wo)(wo)國(guo)(guo)在增材制造(zao)(zao)材料、設(she)備(bei)(bei)、技(ji)術(shu)(shu)、創新(xin)理念(nian)都還有著不少短板需要補(bu)齊，在增材制造(zao)(zao)走向產業(ye)化的道路上還有諸多未(wei)成熟的工藝鏈需要完善。

落后需要(yao)追(zhui)趕，盡管我國(guo)并非3D打(da)印技術理念(nian)的(de)“起(qi)源(yuan)地(di)”，但我們有(you)著龐大的(de)市場體量和完(wan)備(bei)的(de)制(zhi)造(zao)(zao)產業鏈，加之近年來國(guo)家在先(xian)進制(zhi)造(zao)(zao)產業方(fang)(fang)面的(de)大力政策扶持，相信未來國(guo)內也會(hui)涌(yong)現出(chu)更多優秀的(de)增材(cai)制(zhi)造(zao)(zao)企業能(neng)夠為中國(guo)創(chuang)新“披堅(jian)執銳”，亦能(neng)走出(chu)國(guo)門大殺四方(fang)(fang)。畢竟在彎道超(chao)車、后來居上這方(fang)(fang)面的(de)事，“種花家”沒少干。

（注：該文(wen)章轉(zhuan)自公眾號“南極(ji)熊3D打印”）