前言
隨著金屬材料和增材製造技術的逐步發展成熟,3D打 印越來越多被應用於工業航空、汽車、醫療、科研等領 域。金屬粉末成型可以製造更好的液壓零件,核電行業 正在利用3D打印製造一些裝備。湖南華曙高科已用3D 打印技術成功製造出發動機轉子零部件,GE計劃將3D 打印粘合劑噴射技術用於改進噴氣發動機的零部件,保 時捷用激光金屬3D打印為經典老車更換零部件。 3D 打印技術可以快速製造出各種模型,靈活性極高且浪費 少,正在被越來多的企業採納。特別是對於一些複雜結 構和個性化需求,3D打印顯得比傳統模型製造更適用。 各種金屬粉料的突破給3D打印帶來新的機遇,金屬3D 打印正在嘗試進入更多的應用領域,並激發出巨大的市 場空間。
根據研究機構 Context 最新報告,2017 年前三季 3D 打印市場處於增長態勢,個人台式打印設備同比增長 45%,工業市場打印機增長2%。金屬打印方面GE處 於全球領先地位,其次是 EOS、SLMSolutions、通 快 -TRUMPF 和 3DSystems。那麼,隨著金屬 3D 打印
的興起,未來誰將成為下一下行業巨頭?金屬3D打 印是未來製造最大趨勢之一,越來越多的企業開始佈 局,重點建設和供應3D打印機。下面小編整理出十 家全球最有潛力的金屬3D打印,這些企業很有可能 在未來金屬3D打印領域中掀起巨浪。
3D Systems:
新一代金屬添加製造平台 作為3D打印行業的領導者,3DSystems推出了一系 列直接金屬打印(DMP)3D打印機,提供從入門級 到全面的工廠解決方案。其中,入門級金屬打印機 ProXDMP100 具有 100x100x100 毫米的構建體積以 及手動材料裝載,系統支持17-4PH不銹鋼和鈷鉻。 該打印機還具有專有的粉末沉積系統,可以在不支 持的情況下構建低至20度的角度。 2017年11月, 3DSystems宣布推出新一代金屬添加劑製造生產平台 DMP8500,該平台可以輕鬆地將生產無縫集成到工 廠。 DMP8500工廠解決方案的特點是一個有效的和 完全集成的工作流,具有較低的總成本和較高經營高 品質。 DMP8500可以構建500x500x500毫米體積,能用於航空航天、工業和汽車行業的部件成型製造。 DMP8500 工廠解決方案集成 3dxpert 軟件,可以有 效地優化功能部件和直接生產金屬零件。這種模塊化 設計的金屬解決方案可以減少設備資本和確保最大限 度的利用資源進行規模生產。
3DEO:
智能分層將成本降到最低 3DEO是位於洛杉磯的一家初創公司,其願景是提供 低成本、大批量、高質量的金屬部件生產和服務,公 司致力於降低金屬3D打印的單件成本,並推出了智 能分層技術專利,能夠製造滿足MPIF標準35的高質 量要求,並能降低零件打印高達80%的成本。業內認 為導致金屬打印不被採用的最大障礙是成本,3DEO 獨特的工藝過程將有助於降低3D打印成本,使大規 模生產成為可能。到目前為止,公司已在洛杉磯開設 了一個13000平方英尺的工廠,在那裡他們有不少於 三台機器在線生產。 3DEO公司目前主要使用不銹鋼 粉末,但公司正在開發與其他金屬包括鉻鎳鐵合金、 鎳合金、鈷鉻合金、鈦合金、軟磁合金、鎢合金以及 青銅、銅和黃銅等打印技術。
Arcam:
真空電子束熔化技術 大多數金屬3D打印機使用激光作為能量來源,但 Arcam卻使用強大的電子束在真空下熔化金屬粉末 (EBM),從而逐層構建強大的金屬部件,如髖關節 植入物和噴氣發動機渦輪葉片。 EBM工藝發生在真
空和高溫環境下,這將會導致釋放部件的材料性能, 並且與鍛造材料相當。 Arcam是一家瑞典公司,提 供一系列針對行業特定需求的3D打印機,包括醫療 和航空航天。例如,ArcamQ10Plus 和 Q20Plus 是 分別針對骨科植入物和航空零部件製造的兩款產品。 A2X是Arcam推出的高端金屬打印機,設計用於鈦 合金打印,可以提供高達3000瓦的光束功率,同時 保持掃描速度,允許多點熔化。目標是生產功能性航 空航天部件以及在大學進行材料研究輔助。通用電氣 在 2016 年收購了 Arcam95% 的股權,上個月 GE 計 劃收購 ARCAM 最後 5% 股權。此外,Arcam 計劃在 瑞典擴大增材製造的規模,預計建成後生產規模將達 到現在的三倍。
Sodick:
3D打印與CNC的整合方案 OPM作為金屬3D打印的先驅者從金屬3D打印技術 的世界初始階段開始參與,如今發展成為金屬3D打 印綜合服務的高科技公司從2003年的基礎技術強化 事業,與松下集團一起經過3年的研發將金屬3D打 印的基礎技術提升到一個新的高度。 2006年開始作 為地區新興產業,用2年的時間實現了事業上的運用。 從創始開始著眼點不僅是技術的研究和開發,在實 際模俱生產運用方面發揮我們研發的技術是他們的 目標。為了達到目標,長期以來通過大量試驗達到客 戶需求。因此,在實際模具運用方面,OPM積累了 很豐富的設計、生產數據,並使之標準化。同時與Sodick的結合也將進一步加速3D打印的全方位解決 能力其特點是可以邊打印邊切削,其表面可達A2的 表面效果;所以可以對特別小的水路面進行光滑處理; 同時擁有CNC加工定位,也讓其可以使用傳統打印 與3D打印結合進行稼接打印,大大節省打印時間及 費用,讓模具應用更為廣泛。
Desktop Metalis:
綁定金屬沉積成型 DesktopMetalis 公司的 Studio 桌面金屬打印機專門 針對工程師和設計師,工程師無需外包即可快速製作 金屬部件原型,該系統可以打印96-99%密度的部件。 DesktopMetalis 旨在創建金屬 3D 打印系統,不僅用 於大規模生產,還用於辦公環境。 Studio打印機不是 使用激光熔化金屬粉末,而是採用綁定金屬沉積的過 程類似於熔絲製造(FDM)打印機的工作方式。
公司表示,這種方法提供了更多的安全性,並實現了 新功能,例如使用閉孔填充材料以實現輕質強度。該 系統還包括一個通過溶解主粘合劑來製備用於燒結的 綠色部件。從FDM印刷的角度來看,該系統通過專 門配製的綁定金屬加熱和擠出和逐層成型,然後再打 磨以進行光整加工。此外,該系統的熔爐能夠在辦公 環境中提供工業強度的燒結。 Studio系統可以處理多 種合金,包括 17-4PH 不銹鋼、AISI4140 鋼、316L 不 銹鋼、銅、鉻鎳鐵合金625和H13鋼材等。
EOS:
高質量激光打印技術 為作德國工業級金屬3D打印機供應商,EOS提供一 系列金屬打印機,包括入門級產品EOSM100。其中, EOS 的旗艦金屬打印機與 Stratasys 提供的 DMLS 打 印機類似,EOSM290 的打印體積為 250x250x325毫 米,並使用 400 瓦光纖激光打印零件。 EOSM100 與 EOSM290的打印質量相當,入門級打印機採用功率 更低的200瓦光纖激光器。這些打印機還具有一套監 控軟件EOSTATE,用於對整個系統、激光、粉末、熔 池和曝光過程進行實時質量監控。該公司還為其金屬 打印機提供了一個材料庫,包括鋁、鈷鉻合金、馬氏 體時效鋼、鎳合金、不銹鋼和鈦。 blob.png圖片來 源EOS據報導,EOS已擴大其德國工廠的生產能力, 新建9000平方米的工廠能夠每年製造約1000台設 備。材料、過程和系統是重中之重,特別是在高質量 標準,如航空航天、醫療技術市場或汽車行業,製造 商依賴於有驗證的系統和方法。基於這一認識,EOS 為其客戶提供充分的技術支持,這有助於縮短製造時 間和加快產品上市。
Markforged:
ADAM逐層打印金屬部件 Markforged是來自拉斯維加斯的3D打印機製造商, 其產品包括有最新發布的MetalX金屬3D打印機系 列。 MetalX 採用新的 AtomicDiffusionAdditiveMan ufacturing(ADAM)打印方法,可以將包含在塑料 粘合劑中的金屬粉末逐層打印金屬部件,打印後塑 料粘合劑被移除,零件可以被燒結成通常的工程金 屬。根據Markforged的描述,這種一次性燒結整個 部件的工藝可以讓金屬晶體通過粘合層生長,從而 有效地消除了其他3D打印工藝所導致的層間強度低 的問題。 ADAM打印機可以打印超出其他金屬3D 打印方法的幾何形狀,MetalX打印機的構建體積為 250x220x200毫米,並提供過程激光檢測,集成金屬材料處理系統以及可通過雲端進行遠程訪問。打印 機可打印 17-4 和 30 不銹鋼。 Markforged 公司目前 還向其客戶提供金屬測試服務,將MetalX的材料選 擇延伸至包括鋼、鋁和鈦等。 Markforged已獲得來 自西門子旗下風險投資公司next47的3000萬美元 C系列融資、以及微軟、保時捷的參與投資。總的來 說,該創業公司迄今已籌集了5700萬美元。此外, Markforged 已經與空中巴士合作,在2020年之前共 同推出小型飛機到中型客機的混合動力推進系統。
雷尼紹(Renishaw):
金屬粉末床聚變技術 雷尼紹總部位於英國,是世界領先的工程技術公司, 致力於採用金屬粉末床聚變技術構建組件的3D打 印系統,提供的產品用於噴氣發動機和風機製造, 還對牙科和腦部手術提供有力支持。 RenAM500M 打印機是一款激光粉末熔合添加劑製造系統,直接 應用於工廠車間的金屬打印製造。它的建造體積為 250×250×350毫米,並具有自動粉末和廢物處理系 統。該公司還提供一系列用於3D打印的金屬粉末, 包括鈦、鋁合金、鈷鉻、不銹鋼和鎳合金等。公司作 為美國測試與材料協會(ASTM)國際協會的一部分, 還負責為增材製造新金屬合金粉末開發參數和標準。 現在,雷尼紹的技術是用來幫助hieta從原型階段的 商業生產3D打印金屬換熱器。熱交換產品通常由已 焊接在一起的薄片材料製成,由於設計複雜,生產難 度大且耗時,而3D打印的方式很好的解決了這個難題。
Stratasys:
高功率激光打印技術 Stratasys公司一直是增材製造領域的一個重要品牌, 並且最近在其產品組合中增加了金屬印刷功能。公司 現在提供直接金屬激光燒結(DMLS),一種直接金 屬激光熔化(DMLM)或激光粉末熔合(LPBF)技
術,Stratasys表示可以精確地創建具有復雜幾何形狀 的零件,這是傳統製造方法不能達到的。 Stratasys 還聲稱DMLS零件比鑄造金屬零件更堅固和更密集。 DMLS使用高功率激光器對金屬粉末和合金進行微焊 接,以形成功能齊全的金屬部件。目前,DMLS可以 與鋁、不銹鋼鈦和合金配合使用。公司表示DMLS金 屬3D打印非常適合打印複雜的油氣結構,定制醫療 器具、合併航空零件和高難度的功能原型。公司與新 加坡航空航天公司SIA工程(SIAEC)合作建成了服 務商用航空部件的3D打印中心,新工廠由Stratasys 和SIAEC共同運營,主要為航空公司提供維護、修理 和檢修飛機服務。此外公司最近推出了VeroDraft和 FullCure700 兩款高性比新材料,可降低 50% 的 3D 打印成本。
Sciaky:
世界上最大的金屬3D打印 總部位於芝加哥的Sciaky公司擁有電子束增材製造 (EBAM)300系列打印機,並號稱是世界上最大的 金屬零件3D打印設備,其最大工作範圍為19x4x4x8 英尺。 EBAM300 的沉積速率為每小時 7-20 磅。據 該公司介紹,該打印機能夠在48小時內生產出10 英尺長的鈦飛機結構。 EBAM的工作原理是將金屬 粉末放入真空中並用電子束加熱,根據Sciaky的描 述,EBAM提供了高精度的部件幾何形狀控制功能, 並能顯著減少材料的浪費。 EBAM300主要用於航空 航天、國防、能源和金屬行業的大規模打印,可用 來創建、增強和修復終端設備。 blob.png圖片來源 SciakySciaky的增材製造技術被洛克希德馬丁空間系 統用來製造航空零部件和修理坦克,EBAM300可與 一系列合金(包括鈦、鉭、鉻鎳鐵合金和鈮)配合使 用。 EBAM系統還包括雙線選項,使製造商能夠在相 同的打印作業中合併兩種不同的金屬合金。■