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(wei)此，南極熊本期文章(zhang)總結(jie)了現有8種的高速(su)金屬3D打(da)印(yin)技術(shu)或設備，從這(zhe)些案例中可以預見，大尺寸、高產量將會成(cheng)為(wei)未來金屬3D打(da)印(yin)的主流(liu)方向之一(yi)。

①VulcanForms公司的150激光束金屬3D打印機

VulcanForms公(gong)司(si)(si)是國(guo)外一(yi)家依托于麻(ma)省理工學(xue)院建立(li)的初創(chuang)公(gong)司(si)(si)，由哈特博士和(he)他的一(yi)個研(yan)究生(sheng)馬丁-費爾德曼在2015年創(chuang)立(li)，其3D打印(yin)制造工廠位(wei)于馬薩諸塞州德文斯。該公(gong)司(si)(si)追求一(yi)種全新的3D打印(yin)方法(fa)，即使用比現有(you)系統多(duo)很(hen)多(duo)的激光(guang)束陣列，以解決現有(you)金屬3D打印(yin)的速度慢、成本過高和(he)制造缺陷多(duo)的三大問(wen)題點。

南極熊獲悉，VulcanForms開發的(de)(de)3D打印機高20英尺，重(zhong)6萬磅(bang)，代表著3D打印的(de)(de)技術前(qian)沿。每(mei)臺3D打印機都具(ju)有150道激光束，每(mei)個(ge)系統(tong)最多可提(ti)供(gong)100千瓦粉末(mo)床(chuang)的(de)(de)激光功率，是一(yi)般系統(tong)的(de)(de)100倍（最高可提(ti)升250倍）。現在(zai)德(de)文(wen)斯的(de)(de)工(gong)廠已(yi)經(jing)裝配了六臺巨型打印機，預(yu)計到明年(nian)將會增加到20臺。此外，該公(gong)(gong)(gong)司(si)現在(zai)已(yi)經(jing)籌集(ji)了3.55億美元(yuan)的(de)(de)風險資金。員工(gong)數(shu)量在(zai)過去(qu)一(yi)年(nian)里增加了六倍，達到360人，他們來自通(tong)用電氣(qi)和(he)惠普(pu)公(gong)(gong)(gong)司(si)等主要制(zhi)造(zao)商以及谷歌和(he)歐特(te)克等科(ke)技公(gong)(gong)(gong)司(si)。

△VulcanForms的三維(wei)打印使(shi)用(yong)了比其(qi)他系統更多的激光(guang)束陣列

△制造流程

值得一提的是，這(zhe)些(xie)機(ji)器可以打(da)印鈦和其他材料，整體結構是密封的，里面的氣氛保護(hu)采(cai)用的是氬氣，這(zhe)是反(fan)應性最(zui)低(di)的氣體之一，能夠減(jian)少導(dao)致零件(jian)(jian)缺陷和雜質(zhi)的產生。現(xian)在，它們能為包括航(hang)空航(hang)天(tian)、半導(dao)體、國防和醫(yi)療植入物等領域在內的企業客戶制造高科技部件(jian)(jian)。

②Seurat 200萬激光點的金屬“區域3D打印”技術(shu)

自2015年(nian)成立以(yi)來(lai)，Seurat公司一直致力(li)于(yu)(yu)開發“區(qu)域打(da)(da)印(yin)(yin)工(gong)藝”，并打(da)(da)算(suan)推廣給(gei)汽(qi)車、消(xiao)費技術(shu)和(he)工(gong)業(ye)客(ke)戶。該公司的(de)專利"金屬區(qu)域打(da)(da)印(yin)(yin)技術(shu)"緣起于(yu)(yu)勞(lao)倫斯·利弗莫(mo)爾國家(jia)實(shi)驗室(LLNL)，是(shi)通過(guo)將200多萬個激光(guang)點聚焦到(dao)金屬粉末床上(shang)，實(shi)現(xian)快速(su)打(da)(da)印(yin)(yin)最(zui)終(zhong)用途(tu)的(de)部件。這項(xiang)技術(shu)的(de)生產力(li)遠遠超過(guo)任何現(xian)有(you)金屬3D打(da)(da)印(yin)(yin)技術(shu)。它的(de)打(da)(da)印(yin)(yin)速(su)度(du)甚至高(gao)于(yu)(yu)電弧熔(rong)絲，但它保持了激光(guang)粉末床熔(rong)融的(de)精度(du)和(he)分辨率，并有(you)可(ke)能進一步提高(gao)表面質量和(he)零件的(de)靈(ling)活性。

在(zai)(zai)汽(qi)車(che)領域，Seurat公(gong)司(si)(si)認為他們的(de)(de)(de)技(ji)術可(ke)用于(yu)生(sheng)產汽(qi)車(che)備件(jian)和下一代電(dian)動汽(qi)車(che)的(de)(de)(de)原(yuan)型部件(jian)。同時，這(zhe)項技(ji)術因為具有可(ke)擴展性和無飛濺性，可(ke)以成(cheng)為生(sheng)產工業(ye)應用大(da)尺寸部件(jian)的(de)(de)(de)理想選(xuan)擇(ze)。Seurat的(de)(de)(de)區域打印(yin)技(ji)術突(tu)破了(le)(le)每(mei)個(ge)零件(jian)成(cheng)本的(de)(de)(de)現有障礙，他們的(de)(de)(de)第一代系統與今天(tian)的(de)(de)(de)增材制(zhi)(zhi)造(zao)技(ji)術相(xiang)比，已經可(ke)以降(jiang)低50%的(de)(de)(de)成(cheng)本。而(er)且(qie)將(jiang)(jiang)進一步提高效率(lv)，未來幾代機(ji)器的(de)(de)(de)目標是在(zai)(zai)2030年(nian)擊(ji)敗傳統壓鑄工藝的(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)造(zao)成(cheng)本，這(zhe)將(jiang)(jiang)標志著(zhu)增材制(zhi)(zhi)造(zao)作(zuo)為一種主流技(ji)術的(de)(de)(de)突(tu)破。憑借著(zhu)這(zhe)項高生(sheng)產效率(lv)的(de)(de)(de)技(ji)術，Seurat在(zai)(zai)今年(nian)7月獲得了(le)(le)4100萬(wan)美元(yuan)（約2.65億元(yuan)人民幣）的(de)(de)(de)B輪(lun)融(rong)資(zi)，由(you)投(tou)資(zi)公(gong)司(si)(si)Capricorn基金領投(tou)。然而(er)，這(zhe)個(ge)工藝盡(jin)管已經開(kai)發了(le)(le)至少六年(nian)，在(zai)(zai)2017年(nian)獲得了(le)(le)專(zhuan)利(li)，但目前還未實現商業(ye)化。

△Seurat 200萬個激光的(de)“區域打印工(gong)藝”，可以打印金(jin)屬件(jian)

在技(ji)術原理上，Seurat的(de)(de)這種新技(ji)術不(bu)是增(zeng)加激(ji)光源的(de)(de)數量(liang)，而(er)是使(shi)用(yong)一種全新的(de)(de)光束(shu)處理方法來增(zeng)加每(mei)次的(de)(de)熔化量(liang)。常規的(de)(de)金屬增(zeng)材(cai)制造系(xi)統(tong)的(de)(de)光斑直(zhi)徑為100微米(mi)，對于單激(ji)光系(xi)統(tong)，就是使(shi)用(yong)直(zhi)徑100微米(mi)的(de)(de)激(ji)光進行掃描(miao)打(da)印(yin)。而(er)Seurat系(xi)統(tong)將(jiang)200萬個(ge)激(ji)光點射向15平方毫米(mi)的(de)(de)方形區(qu)域，每(mei)個(ge)光點的(de)(de)直(zhi)徑大約為10微米(mi)，也(ye)就是說一次打(da)印(yin)一個(ge)區(qu)域。

南(nan)極(ji)熊(xiong)剖析一下(xia)，可能(neng)你會(hui)更容(rong)易理解(jie)這個技術的厲害之處：

* 在激(ji)光(guang)打(da)印照射效率(lv)上(shang)(shang)，Seurat的(de)光(guang)斑面積相當于(yu)15平(ping)(ping)方毫米，而(er)常規單(dan)激(ji)光(guang)100微(wei)米直徑的(de)光(guang)斑面積僅(jin)僅(jin)為0.0078平(ping)(ping)方毫米，兩(liang)者相差近1000倍，也就是說最多可(ke)以(yi)實現(xian)單(dan)激(ji)光(guang)系統1000倍以(yi)上(shang)(shang)的(de)熔融(rong)效率(lv)；

* 在(zai)激光打(da)印精度分辨率上，Seurat的精度卻能(neng)達到傳統單激光的10倍。

③SPEE3D高速低成(cheng)本的冷噴涂金屬(shu)3D打(da)印技術

SPEE3D是一(yi)家(jia)來自澳(ao)大(da)利(li)亞(ya)的冷噴3D打(da)印(yin)機制(zhi)(zhi)造(zao)商，其獨有(you)的冷噴專利(li)增材制(zhi)(zhi)造(zao)技術(shu)(shu)打(da)印(yin)金屬(shu)零(ling)件的速度要(yao)以比傳統(tong)金屬(shu)3D打(da)印(yin)方(fang)法(fa)快100至1000倍。據(ju)稱，這項技術(shu)(shu)也是唯一(yi)能(neng)夠按(an)需打(da)印(yin)金屬(shu)零(ling)件的工藝之一(yi)，其成本比傳統(tong)制(zhi)(zhi)造(zao)更具競爭(zheng)力，在國(guo)防、火(huo)箭、海(hai)洋(yang)等領域都(dou)有(you)著廣闊的應用前景。

冷(leng)噴(pen)技(ji)術不依靠激光(guang)或其他(ta)熱能來源(yuan)，而是利(li)用動能，通過高速(su)壓(ya)縮的(de)(de)氣流將金(jin)屬(shu)粉末噴(pen)到基體上。這給了(le)材料足(zu)夠(gou)的(de)(de)能量(liang)，使其變(bian)形并(bing)與下面(mian)(mian)的(de)(de)固體零件(jian)(jian)結合，形成額外包覆層。SPEE3D公司在(zai)2019年(nian)和2021年(nian)被澳大利(li)亞皇家海軍兩次選中，測試金(jin)屬(shu)3D打(da)印(yin)技(ji)術在(zai)國(guo)防上的(de)(de)應用潛力。該公司的(de)(de)WarpSPEE3D能夠(gou)在(zai)惡劣的(de)(de)環境條件(jian)(jian)下運(yun)輸和卸載，并(bing)在(zai)30分(fen)鐘(zhong)(zhong)內投(tou)入(ru)使用。據了(le)解，它(ta)能夠(gou)以每分(fen)鐘(zhong)(zhong)100克的(de)(de)速(su)度打(da)印(yin)重量(liang)達40公斤的(de)(de)大型金(jin)屬(shu)零件(jian)(jian)。除(chu)了(le)國(guo)防應用，SPEE3D的(de)(de)冷(leng)噴(pen)技(ji)術在(zai)火箭發動機部件(jian)(jian)制造方面(mian)(mian)同樣(yang)有著優秀(xiu)表(biao)現(xian)：在(zai)短短三個小時內就生產了(le)一個17.9公斤的(de)(de)銅制火箭噴(pen)嘴襯墊，成本(ben)不到1000美元。

△澳(ao)大利亞陸(lu)軍正(zheng)在(zai)準備WarpSPEE3D打印(yin)機的操作。照(zhao)片來自澳(ao)大利亞陸(lu)軍

△SPEE3D的金屬3D打印機。圖片來自(zi)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(shi)一家隸屬(shu)于(yu)飛利(li)浦服務公司的(de)子(zi)企業，是(shi)工業金(jin)屬(shu)3D打印解(jie)決(jue)方(fang)案的(de)領先(xian)供(gong)應商。它們獨(du)有的(de)電子(zi)束定向能量沉積增材(cai)制造(EBAM?)工藝(yi)，是(shi)世界上可實(shi)現大型金(jin)屬(shu)零件最快速成形的(de)3D打印工藝(yi)之一。

△電子(zi)束金(jin)屬沉(chen)積3D打(da)印技術，受到美國總統拜(bai)登(deng)的關注(zhu)

在2022年1月(yue)份宣布(bu)將(jiang)向(xiang)土耳其航(hang)空航(hang)天工業(TAI)交付(fu)世(shi)界上最大(da)的電子束定(ding)(ding)向(xiang)能沉(chen)(chen)積(DED) 3D打(da)印機——定(ding)(ding)制的300系列電子束增材制造(EBAM?)系統后，Sciaky公司在5個(ge)月(yue)后宣布(bu)他們的EBAM工藝已率先(xian)實現每小時(shi)超過40磅(bang)（18.14公斤(jin)）的沉(chen)(chen)積速率，這一記錄是在位于(yu)法國的圣埃克蘇佩里技(ji)術(shu)研(yan)究所(IRT)，為航(hang)空金屬先(xian)進材料 (MAMA)項目打(da)印金屬零件的時(shi)候完成的。

該公司的(de)(de)EBAM技術可擴(kuo)展性(xing)非(fei)常廣，3D打(da)印金(jin)屬零件的(de)(de)尺寸可以長達19英尺（6米）。通過層間實(shi)時成像和(he)傳感系(xi)統，實(shi)現很(hen)好的(de)(de)質量控制和(he)反饋(kui)。這是金(jin)屬3D打(da)印市(shi)場上，少有的(de)(de)能夠以精確和(he)可重(zhong)復(fu)性(xing)的(de)(de)方式，實(shi)現實(shi)時反饋(kui)、自適(shi)應的(de)(de)金(jin)屬沉積控制系(xi)統。同時，該公司還為航空(kong)航天、國防(fang)、汽(qi)車、醫療保健，和(he)其他制造行(xing)業(ye)提供(gong)行(xing)業(ye)領(ling)先的(de)(de)電子束(EB)和(he)先進的(de)(de)弧焊(han)系(xi)統，以及世界上最(zui)強大的(de)(de)EB車間焊(han)接服務。焊(han)接設備(bei)符合歐(ou)洲軍標，可制造機身、起落架、噴(pen)氣發動機、導彈(dan)和(he)車輛零件等物品。

△采用Sciaky特有(you)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10月，弗勞恩(en)霍夫(fu)激光技術研究所（ILT）和總部位于德國的(de)(de)(de)工(gong)程(cheng)公司Ponticon聯手推(tui)出了一項(xiang)ILT專利的(de)(de)(de)超高速激光材料沉(chen)(chen)積(ji)（EHLA）新(xin)型3D打印技術。EHLA技術最(zui)初開發(fa)于2017年，是(shi)ILT對大(da)批(pi)量定(ding)向能量沉(chen)(chen)積(ji)（或稱DED）的(de)(de)(de)嘗試。它最(zui)初是(shi)作(zuo)(zuo)為一個(ge)模(mo)塊化(hua)的(de)(de)(de)工(gong)具(ju)頭提(ti)供的(de)(de)(de)，可以集成(cheng)到門架(jia)和機(ji)械(xie)臂上(shang)，同(tong)時進行材料沉(chen)(chen)積(ji)和熔化(hua)動作(zuo)(zuo)。

自EHLA 2017年發布以(yi)來(lai)，這兩(liang)家合作(zuo)伙伴一(yi)直致力于開(kai)發更適合增材(cai)制造應用的(de)(de)(de)(de)新一(yi)代技(ji)術版本，并在(zai)2019年完成(cheng)了第(di)一(yi)個原型——簡稱為"EHLA 3D"。Fraunhofer ILT將(jiang)這項技(ji)術描(miao)述(shu)為比傳(chuan)統(tong)堆焊工藝更高(gao)效、更環(huan)保的(de)(de)(de)(de)替代品。目前，該(gai)工藝可以(yi)加(jia)工重達25公斤(jin)的(de)(de)(de)(de)零件，進料速度最高(gao)可達每分(fen)鐘500米，比其他(ta)激光材(cai)料沉積技(ji)術快(kuai)250倍。它還可以(yi)應用到更薄(bo)的(de)(de)(de)(de)層結構(gou)上去，僅(jin)有(you)25微米，同(tong)時實現更平滑的(de)(de)(de)(de)零件表面(mian)(mian)。FraunhoferILT打算在(zai)過程監控設計(ji)、自動路徑規劃工具和(he)構(gou)建參數細(xi)化方面(mian)(mian)投入更多(duo)的(de)(de)(de)(de)研(yan)究，并表示未來(lai)的(de)(de)(de)(de)升(sheng)級技(ji)術版本將(jiang)會提供更高(gao)的(de)(de)(de)(de)構(gou)建速率、更大的(de)(de)(de)(de)靈(ling)活性和(he)材(cai)料多(duo)樣性以(yi)及(ji)更高(gao)的(de)(de)(de)(de)精度。

△用三(san)種不(bu)同的(de)粉末材(cai)料3D打(da)印Fraunhofer ILT的(de)字樣，作為新型(xing)高產的(de)EHLA 3D工藝的(de)示范(fan)部件。照片來自Fraunhofer ILT。

⑥MELD推出(chu)比SLM快十倍的(de)攪(jiao)拌摩(mo)擦沉積3D打印技術

MELD制造公(gong)司(si)是一家(jia)位(wei)于弗(fu)吉尼亞(ya)州克里斯(si)蒂(di)安斯(si)堡的(de)(de)3D打印(yin)(yin)技(ji)(ji)術(shu)開發商(shang)，一直以(yi)來，該(gai)公(gong)司(si)都(dou)在(zai)持續(xu)推進(jin)金屬摩(mo)擦沉(chen)(chen)積工(gong)藝(yi)的(de)(de)開發和(he)研(yan)究，同時(shi)制造基(ji)于該(gai)技(ji)(ji)術(shu)的(de)(de)3D打印(yin)(yin)機(ji)。在(zai)今(jin)年3月份，MELD公(gong)司(si)宣布與(yu)弗(fu)吉尼亞(ya)理工(gong)大學開展合(he)作(zuo)，以(yi)尋(xun)求(qiu)進(jin)一步推進(jin)其(qi)增材(cai)(cai)制造摩(mo)擦沉(chen)(chen)積技(ji)(ji)術(shu)，研(yan)究方向包括工(gong)藝(yi)基(ji)礎(chu)，如(ru)溫度、材(cai)(cai)料(liao)(liao)流動和(he)變形，動態相和(he)微結(jie)構演變，以(yi)及異質結(jie)構材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)設計和(he)制造。

MELD制造(zao)公司擁有十幾(ji)項增材制造(zao)攪(jiao)拌摩(mo)(mo)擦(ca)(ca)沉(chen)積工(gong)(gong)藝的(de)專利，與其他金屬3D打(da)印技術(shu)不(bu)同的(de)是(shi)，該技術(shu)是(shi)一個固態過(guo)程(cheng)，在(zai)(zai)低于熔化(hua)溫度(du)的(de)情況下進行，往(wang)往(wang)不(bu)會(hui)熔化(hua)打(da)印材料(liao)(liao)。它是(shi)通過(guo)固體(ti)進料(liao)(liao)桿（打(da)印材料(liao)(liao)）旋轉(zhuan)接觸基(ji)材，涂抹(mo)并通過(guo)摩(mo)(mo)擦(ca)(ca)粘在(zai)(zai)基(ji)材上完成(cheng)逐層打(da)印，該過(guo)程(cheng)發生塑(su)性(xing)變形，但絕不(bu)會(hui)熔化(hua)。快(kuai)速(su)旋轉(zhuan)的(de)工(gong)(gong)具(ju)(ju)具(ju)(ju)有加熱材料(liao)(liao)的(de)作(zuo)用(yong)，并完成(cheng)塑(su)性(xing)變形，使其具(ju)(ju)有足夠的(de)可塑(su)性(xing)。摩(mo)(mo)擦(ca)(ca)沉(chen)積工(gong)(gong)藝與各種金屬兼容，如(ru)鋁、鈦、鋼和鎳基(ji)超合金。MELD的(de)3D打(da)印應用(yong)主要(yao)是(shi)在(zai)(zai)國(guo)防(fang)領域，包括零(ling)件(jian)涂層、部(bu)件(jian)維(wei)修、金屬連接和定(ding)制金屬基(ji)復合材料(liao)(liao)坯料(liao)(liao)。據MELD稱，增材攪(jiao)拌摩(mo)(mo)擦(ca)(ca)沉(chen)積技術(shu)能夠以(yi)前(qian)所未(wei)有的(de)規模生產大型金屬零(ling)件(jian)，它不(bu)限(xian)于小型粉末(mo)床或真(zhen)空系統，是(shi)一種可以(yi)在(zai)(zai)開放的(de)大氣環(huan)境下實施(shi)的(de)工(gong)(gong)藝，不(bu)受操作(zuo)環(huan)境或材料(liao)(liao)表面(mian)條(tiao)件(jian)的(de)限(xian)制，并且材料(liao)(liao)沉(chen)積速(su)度(du)比粉末(mo)床熔融等工(gong)(gong)藝快(kuai)十倍以(yi)上。

△MELD的專利增材制造攪拌摩擦沉積技術。照片(pian)來自MELD制造。

△前沿作戰(zhan)基(ji)地的MELD增(zeng)材制(zhi)造維修(xiu)概念圖。圖片來(lai)自MELD制(zhi)造公司(si)

⑦Desktop Metal粘結劑噴射金屬3D打印技術

Desktop Metal在2021年(nian)(nian)10月斥資5.75億(yi)美元收購其主要競爭對手粘(zhan)合(he)(he)劑噴(pen)射3D打印(yin)(yin)機制造商ExOne，一躍成為(wei)金屬(shu)粘(zhan)合(he)(he)劑噴(pen)射3D打印(yin)(yin)領域難覓敵手的頭號霸主。ExOne公(gong)司多年(nian)(nian)來致力于(yu)開發可(ke)控氛圍(wei)（有時也稱為(wei)惰(duo)性或化學惰(duo)性）的粘(zhan)合(he)(he)劑噴(pen)射3D打印(yin)(yin)技術(shu)，用(yong)于(yu)打印(yin)(yin)活性粉(fen)末。目(mu)前，其粘(zhan)合(he)(he)劑噴(pen)射3D打印(yin)(yin)技術(shu)能(neng)夠處理包括金屬(shu)、陶瓷和復合(he)(he)材料在內的幾乎所(suo)有類型粉(fen)末。

使用粘(zhan)合劑噴(pen)(pen)射binder jetting和單程噴(pen)(pen)墨技(ji)術single-pass inkjet technology的(de)(de)的(de)(de)3D打(da)印機Production System?，可(ke)(ke)(ke)能(neng)是進行大(da)規模(mo)3D打(da)印金屬零件(jian)的(de)(de)最快方法。具(ju)有最先進的(de)(de)打(da)印噴(pen)(pen)頭，上面有16384個噴(pen)(pen)嘴(zui)，每秒能(neng)夠(gou)噴(pen)(pen)出(chu)(chu)15億(yi)滴墨滴，具(ju)有1200x1200 DPI的(de)(de)原始分(fen)辨率，出(chu)(chu)色(se)的(de)(de)可(ke)(ke)(ke)靠性(xing)和雙向單程打(da)印，可(ke)(ke)(ke)以快速3D打(da)印復雜(za)的(de)(de)金屬零件(jian)，堆積效率可(ke)(ke)(ke)達12,000cm3/小時，每天多達10,000個零件(jian)。

單程粘合劑噴射金屬(shu)3D打印技術原理(li)

在Single Pass Jetting?（SPJ）的支持(chi)下(xia)，Production System?具有雙向3D打印功能，移動一次(ci)，即可打印一次(ci)，不(bu)浪費一遍路程(cheng)。具體工作流程(cheng)如下(xia)

△視(shi)頻(pin)：單程粘合(he)劑(ji)噴射金屬3D打印(yin)技(ji)術工(gong)藝原(yuan)理

①3D打(da)(da)印(yin)。對(dui)于雙向單(dan)程(cheng)3D打(da)(da)印(yin)，每次打(da)(da)印(yin)遍及整個構(gou)建區域，都將應用打(da)(da)印(yin)過程(cheng)的所有步(bu)驟（粉(fen)末沉(chen)積、鋪(pu)展(zhan)、壓實、彈道抑制ballistic suppression、和(he)粘合劑噴射(she)）。一層(ceng)一層(ceng)地沉(chen)積金屬粉(fen)末和(he)粘合劑，直到整個構(gou)建體被零(ling)件部(bu)分和(he)周圍(wei)的散裝(zhuang)粉(fen)末填(tian)滿為止。

②脫粉。構建完(wan)成(cheng)后，將移(yi)除構建箱(xiang)(xiang)，并用新箱(xiang)(xiang)子替換下一個構建。完(wan)整的成(cheng)型箱(xiang)(xiang)被移(yi)至清粉工位，在那(nei)里去除粉末(mo)，并準備燒結零(ling)件。

③燒結(jie)。脫粉的零(ling)件裝入(ru)工業爐中，在那(nei)里將(jiang)加熱到接近熔化的溫(wen)度。除去剩(sheng)余的粘合劑，使(shi)金屬顆粒融合在一起，并(bing)使(shi)零(ling)件致密。

高速(su)打印：借(jie)助Production System的(de)(de)雙向單程Single Pass Jetting?打印技術，每天最(zui)多可(ke)進(jin)行10,000個零件(jian)的(de)(de)3D打印，每次(ci)構(gou)建零件(jian)，實現比傳統SLM激光粉末(mo)床的(de)(de)打印速(su)度高100倍，最(zui)大限度地提高生產(chan)率。

密集3D嵌(qian)套：無需(xu)支撐(cheng)即(ji)可進行粘合劑(ji)噴(pen)射3D打印，這意(yi)味著零件由(you)松(song)散的粉末支撐(cheng)，無需(xu)焊接至底(di)板。這使客戶能夠用密集嵌(qian)套的零件填(tian)充構建體積，從而有效地交付(fu)高吞(tun)吐量的打印。

一流的(de)可(ke)重復(fu)性(xing)：通(tong)過防彈技術，打印頭冗余(yu)和實時光學打印床檢查，提供(gong)了強大(da)的(de)可(ke)重復(fu)性(xing)。意味著(zhu)您可(ke)以放心打印。

⑧Fraunhofer IWS速度提升千倍的CBC金屬3D打印技術

2021年7月(yue)，德國研究機(ji)構Fraunhofer IWS透露了一(yi)種(zhong)新式(shi)的(de)3D打印(yin)系統，這(zhe)套系統可能(neng)(neng)比目(mu)前(qian)基于(yu)振鏡的(de)激光(guang)(guang)制(zhi)造(zao)技術快"一(yi)千倍(bei)"。據(ju)悉(xi)，這(zhe)種(zhong)打印(yin)裝置重點在于(yu)一(yi)個高功率的(de)13KW "動態光(guang)(guang)束(shu)激光(guang)(guang)器"，它(ta)能(neng)(neng)夠(gou)迅速產生不同(tong)的(de)能(neng)(neng)量分(fen)布(bu)模式(shi)，并(bing)精確地打印(yin)出極為(wei)復雜的(de)材料(liao)。這(zhe)項突破性技術最初(chu)由以色(se)列(lie)公司Civan Lasers開發，Fraunhofer IWS用相(xiang)(xiang)干光(guang)(guang)束(shu)來做金屬3D打印(yin)。這(zhe)種(zhong)方法被認為(wei)是高功率激光(guang)(guang)工(gong)藝的(de) “巔(dian)峰(feng)"，它(ta)涉及到將(jiang)激光(guang)(guang)分(fen)割放(fang)大(da)成多條(tiao)相(xiang)(xiang)干光(guang)(guang)線，然(ran)后再將(jiang)它(ta)們合并(bing)成強大(da)的(de)單束(shu)。

△一位工程師(shi)在(zai)德累斯頓的Fraunhofer IWS安裝(zhuang)耶路撒冷(leng)的 "動態光束激光"。照(zhao)片來自Fraunhofer IWS

在Civan Lasers公(gong)司(si)的案例中，它們已(yi)經(jing)(jing)開發(fa)出一(yi)種利用部分(fen)光(guang)(guang)束(shu)(shu)(shu)的小相位偏移來調(diao)制能量(liang)(liang)分(fen)布模(mo)式的方法(fa)。與(yu)現有的激(ji)光(guang)(guang)器(qi)相比，動態(tai)光(guang)(guang)束(shu)(shu)(shu)激(ji)光(guang)(guang)器(qi)在光(guang)(guang)束(shu)(shu)(shu)中心(xin)釋(shi)放出大部分(fen)能量(liang)(liang)，因(yin)此(ci)能夠(gou)將零件制成復雜的 "環(huan) "或"馬蹄 "形狀。從理論(lun)上講，使用光(guang)(guang)束(shu)(shu)(shu)偏轉光(guang)(guang)學器(qi)件或快(kuai)速振鏡已(yi)經(jing)(jing)可以做到這一(yi)點，盡管(guan)每次重新調(diao)整(zheng)都需(xu)要(yao)幾(ji)毫秒。然而，Civan Lasers公(gong)司(si)的方法(fa)更快(kuai)，能夠(gou)在微秒內調(diao)整(zheng)激(ji)光(guang)(guang)的能量(liang)(liang)模(mo)式，因(yin)此(ci)它有可能使動態(tai)光(guang)(guang)束(shu)(shu)(shu)成形首次用于工業規(gui)模(mo)的金屬(shu)(shu)3D打印。據FraunhoferIWS的AndreasWetzig稱(cheng)，這項技術推動了(le)金屬(shu)(shu)3D打印的極限，將會(hui)解鎖新的合金材料在醫(yi)療、電動車和航空(kong)航天領域的廣泛應用。

△預計新的 "CIVAN "將在金(jin)屬3D打(da)印中開啟(qi)動(dong)態光束成(cheng)型。照片來(lai)自Fraunhofer IWS

南極熊評論

南極熊認為(wei)，盡管(guan)從技(ji)術(shu)層面上看國(guo)(guo)外(wai)在(zai)高速金屬(shu)增材(cai)(cai)制(zhi)(zhi)造(zao)領域的(de)(de)技(ji)術(shu)理(li)念、設備制(zhi)(zhi)造(zao)確實領先我(wo)國(guo)(guo)不(bu)(bu)少，但我(wo)們(men)也(ye)(ye)并(bing)不(bu)(bu)只是落于“眼見他人(ren)起高樓”的(de)(de)境地，我(wo)們(men)也(ye)(ye)有著(zhu)像鉑力特、華曙高科(ke)、易加(jia)三維等(deng)一批(pi)受(shou)到國(guo)(guo)外(wai)市場(chang)認可的(de)(de)佼佼者。中(zhong)國(guo)(guo)制(zhi)(zhi)造(zao)業的(de)(de)轉型需(xu)要(yao)信(xin)心，中(zhong)國(guo)(guo)智能制(zhi)(zhi)造(zao)業的(de)(de)發(fa)展(zhan)更需(xu)要(yao)耐心，我(wo)國(guo)(guo)增材(cai)(cai)制(zhi)(zhi)造(zao)產(chan)業當下(xia)的(de)(de)規模還遠未發(fa)展(zhan)到像國(guo)(guo)外(wai)那般“火并(bing)群雄”的(de)(de)激烈地步。相(xiang)反，我(wo)國(guo)(guo)在(zai)增材(cai)(cai)制(zhi)(zhi)造(zao)材(cai)(cai)料、設備、技(ji)術(shu)、創新理(li)念都還有著(zhu)不(bu)(bu)少短板需(xu)要(yao)補(bu)齊，在(zai)增材(cai)(cai)制(zhi)(zhi)造(zao)走向產(chan)業化的(de)(de)道(dao)路上還有諸多(duo)未成(cheng)熟(shu)的(de)(de)工藝鏈需(xu)要(yao)完善。

落后需要追趕，盡管(guan)我(wo)國(guo)(guo)(guo)并非3D打印技術理念的(de)“起源(yuan)地”，但我(wo)們有(you)著龐大的(de)市場(chang)體(ti)量和完備的(de)制(zhi)(zhi)造產(chan)業鏈，加之近年(nian)來國(guo)(guo)(guo)家(jia)在先進制(zhi)(zhi)造產(chan)業方(fang)(fang)面的(de)大力政(zheng)策扶持，相信未來國(guo)(guo)(guo)內也會(hui)涌現(xian)出(chu)更多優秀(xiu)的(de)增材制(zhi)(zhi)造企(qi)業能(neng)夠為(wei)中國(guo)(guo)(guo)創(chuang)新“披堅(jian)執(zhi)銳”，亦能(neng)走出(chu)國(guo)(guo)(guo)門大殺四方(fang)(fang)。畢竟在彎道超車、后來居上這(zhe)方(fang)(fang)面的(de)事，“種花家(jia)”沒(mei)少干。

（注：該文章轉(zhuan)自公眾(zhong)號“南極熊3D打印”）