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(ji)熊本期文章總結了現有(you)8種的(de)高(gao)速金屬3D打印技(ji)術或(huo)設備(bei)，從這些案例中可(ke)以預見，大(da)尺寸、高(gao)產量將會(hui)成(cheng)為未(wei)來(lai)金屬3D打印的(de)主流方(fang)向之(zhi)一。

①VulcanForms公司的150激光束金屬3D打印機

VulcanForms公(gong)司是國外一家依托于麻省(sheng)理(li)工學(xue)院建立的初(chu)創(chuang)公(gong)司，由哈特博(bo)士和他的一個研(yan)究生馬(ma)丁(ding)-費爾(er)德(de)曼在(zai)2015年創(chuang)立，其3D打(da)印(yin)制造工廠(chang)位于馬(ma)薩諸塞州(zhou)德(de)文斯。該(gai)公(gong)司追求一種全新的3D打(da)印(yin)方法，即使用比現(xian)有系(xi)統(tong)多很(hen)多的激光束(shu)陣(zhen)列，以解決現(xian)有金屬3D打(da)印(yin)的速(su)度慢、成本過高和制造缺陷多的三(san)大(da)問題(ti)點。

南極熊(xiong)獲悉(xi)，VulcanForms開發(fa)的(de)3D打印(yin)機(ji)高(gao)20英(ying)尺，重6萬磅，代表著(zhu)3D打印(yin)的(de)技(ji)術(shu)前(qian)沿。每(mei)(mei)臺(tai)3D打印(yin)機(ji)都具有150道激(ji)光束，每(mei)(mei)個(ge)系(xi)統最多可提供100千瓦粉末(mo)床的(de)激(ji)光功率，是一般(ban)系(xi)統的(de)100倍(bei)(bei)（最高(gao)可提升250倍(bei)(bei)）。現在(zai)德文(wen)斯的(de)工廠已(yi)經(jing)裝配了(le)六臺(tai)巨型打印(yin)機(ji)，預計到(dao)明(ming)年(nian)(nian)將會增加到(dao)20臺(tai)。此外，該公司現在(zai)已(yi)經(jing)籌集了(le)3.55億美元的(de)風(feng)險資金。員工數量在(zai)過去一年(nian)(nian)里增加了(le)六倍(bei)(bei)，達到(dao)360人，他們來自通用電氣和(he)惠普公司等(deng)主(zhu)要制造商以及谷歌(ge)和(he)歐特克等(deng)科技(ji)公司。

△VulcanForms的(de)三維打印使用了比其他系統更多的(de)激光束陣列

△制造流程

值得一提的(de)是(shi)，這些(xie)機器可以打印(yin)鈦和(he)其(qi)他材(cai)料(liao)，整(zheng)體結構是(shi)密封的(de)，里面的(de)氣氛保(bao)護采(cai)用的(de)是(shi)氬氣，這是(shi)反應性最(zui)低的(de)氣體之一，能夠減少導致(zhi)零(ling)件(jian)缺陷和(he)雜質的(de)產生。現(xian)在，它們能為包括航空(kong)航天、半導體、國防和(he)醫療植入物等領域在內(nei)的(de)企業客戶制(zhi)造高科(ke)技部件(jian)。

②Seurat 200萬激光(guang)點的金(jin)屬“區(qu)域3D打印”技術

自2015年(nian)成立(li)以來，Seurat公司一(yi)直致力于開發“區域(yu)打(da)印工(gong)藝”，并打(da)算推廣給汽車(che)、消費技(ji)術(shu)和工(gong)業客(ke)戶(hu)。該(gai)公司的專(zhuan)利"金(jin)(jin)屬(shu)(shu)區域(yu)打(da)印技(ji)術(shu)"緣起于勞(lao)倫斯·利弗莫爾國家實驗(yan)室(LLNL)，是通過將200多(duo)萬個激光點(dian)聚焦到金(jin)(jin)屬(shu)(shu)粉(fen)末床(chuang)(chuang)上，實現(xian)快速打(da)印最終用途(tu)的部件(jian)。這項技(ji)術(shu)的生產力遠(yuan)遠(yuan)超過任何現(xian)有金(jin)(jin)屬(shu)(shu)3D打(da)印技(ji)術(shu)。它的打(da)印速度甚至高于電弧熔絲(si)，但(dan)它保持了激光粉(fen)末床(chuang)(chuang)熔融的精度和分辨(bian)率，并有可(ke)能(neng)進一(yi)步提高表面質量和零件(jian)的靈活(huo)性。

在汽車領域(yu)，Seurat公司(si)(si)認為他們的(de)技(ji)(ji)術可(ke)用(yong)于生產(chan)汽車備件(jian)和下一代(dai)(dai)電動汽車的(de)原型部(bu)件(jian)。同時，這(zhe)項技(ji)(ji)術因為具(ju)有(you)可(ke)擴展性和無飛濺性，可(ke)以成(cheng)(cheng)為生產(chan)工(gong)業(ye)應用(yong)大尺寸(cun)部(bu)件(jian)的(de)理想(xiang)選擇。Seurat的(de)區域(yu)打印(yin)技(ji)(ji)術突破(po)了每(mei)個零件(jian)成(cheng)(cheng)本(ben)的(de)現(xian)有(you)障礙，他們的(de)第一代(dai)(dai)系統與今天的(de)增(zeng)材(cai)制(zhi)造技(ji)(ji)術相比(bi)，已(yi)(yi)經(jing)可(ke)以降低50%的(de)成(cheng)(cheng)本(ben)。而(er)且將(jiang)進(jin)一步提高(gao)效率，未來幾代(dai)(dai)機器的(de)目(mu)標(biao)是在2030年(nian)擊敗(bai)傳統壓鑄工(gong)藝的(de)制(zhi)造成(cheng)(cheng)本(ben)，這(zhe)將(jiang)標(biao)志著(zhu)增(zeng)材(cai)制(zhi)造作為一種主流技(ji)(ji)術的(de)突破(po)。憑借著(zhu)這(zhe)項高(gao)生產(chan)效率的(de)技(ji)(ji)術，Seurat在今年(nian)7月獲(huo)得(de)了4100萬美元（約2.65億(yi)元人民幣）的(de)B輪融(rong)資(zi)，由投(tou)資(zi)公司(si)(si)Capricorn基金領投(tou)。然而(er)，這(zhe)個工(gong)藝盡管已(yi)(yi)經(jing)開發了至少(shao)六年(nian)，在2017年(nian)獲(huo)得(de)了專利，但(dan)目(mu)前還未實現(xian)商業(ye)化。

△Seurat 200萬(wan)個激(ji)光的“區域(yu)打(da)印工藝”，可(ke)以打(da)印金屬件

在(zai)技術原理上，Seurat的(de)(de)(de)這種(zhong)新(xin)技術不(bu)是(shi)(shi)增(zeng)加(jia)激光(guang)(guang)源的(de)(de)(de)數(shu)量，而(er)是(shi)(shi)使用(yong)一種(zhong)全新(xin)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)束(shu)處理方法(fa)來增(zeng)加(jia)每次的(de)(de)(de)熔化量。常規的(de)(de)(de)金屬增(zeng)材(cai)制(zhi)造系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)斑直徑為100微(wei)米，對于單激光(guang)(guang)系(xi)統(tong)，就是(shi)(shi)使用(yong)直徑100微(wei)米的(de)(de)(de)激光(guang)(guang)進行掃(sao)描打(da)印。而(er)Seurat系(xi)統(tong)將200萬個激光(guang)(guang)點(dian)射向15平(ping)方毫米的(de)(de)(de)方形區(qu)域，每個光(guang)(guang)點(dian)的(de)(de)(de)直徑大約為10微(wei)米，也就是(shi)(shi)說一次打(da)印一個區(qu)域。

南極熊剖析一(yi)下(xia)，可能你會(hui)更容易理解這(zhe)個(ge)技術(shu)的厲害之處：

* 在激光(guang)打印照射效率上，Seurat的(de)光(guang)斑面積(ji)相當(dang)于15平方毫米(mi)，而常規單(dan)激光(guang)100微米(mi)直(zhi)徑的(de)光(guang)斑面積(ji)僅僅為0.0078平方毫米(mi)，兩(liang)者相差近1000倍，也就(jiu)是說最多(duo)可以(yi)實現(xian)單(dan)激光(guang)系統1000倍以(yi)上的(de)熔融效率；

* 在激光打印精度分辨率上，Seurat的(de)精度卻能達到(dao)傳統(tong)單激光的(de)10倍。

③SPEE3D高(gao)速低(di)成本的冷噴涂(tu)金屬(shu)3D打印技術

SPEE3D是(shi)一(yi)家來自澳大利(li)亞的冷噴3D打(da)印(yin)(yin)機制造商，其獨有(you)的冷噴專利(li)增材(cai)制造技(ji)(ji)術(shu)打(da)印(yin)(yin)金(jin)屬零件的速度要以比傳(chuan)統金(jin)屬3D打(da)印(yin)(yin)方法快100至(zhi)1000倍(bei)。據稱，這項技(ji)(ji)術(shu)也是(shi)唯(wei)一(yi)能夠按(an)需打(da)印(yin)(yin)金(jin)屬零件的工藝之(zhi)一(yi)，其成本比傳(chuan)統制造更具競爭力，在國防(fang)、火箭、海(hai)洋等領域(yu)都有(you)著廣闊(kuo)的應用(yong)前景。

冷(leng)噴(pen)(pen)(pen)技(ji)(ji)術(shu)(shu)不(bu)依靠激光或(huo)其(qi)他熱能來源，而(er)是利(li)用(yong)動能，通過高速(su)壓縮的(de)(de)(de)氣流將金屬(shu)粉末噴(pen)(pen)(pen)到基體上。這(zhe)給了材料(liao)足夠(gou)的(de)(de)(de)能量(liang)，使(shi)其(qi)變形(xing)并與下面的(de)(de)(de)固體零件(jian)(jian)結合，形(xing)成額外包覆層。SPEE3D公(gong)司(si)在2019年和2021年被澳大利(li)亞皇家海軍兩次選中，測試金屬(shu)3D打印技(ji)(ji)術(shu)(shu)在國防上的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)潛力。該公(gong)司(si)的(de)(de)(de)WarpSPEE3D能夠(gou)在惡劣的(de)(de)(de)環境條件(jian)(jian)下運(yun)輸和卸載，并在30分鐘內投入(ru)使(shi)用(yong)。據了解(jie)，它(ta)能夠(gou)以每分鐘100克的(de)(de)(de)速(su)度打印重量(liang)達40公(gong)斤(jin)(jin)的(de)(de)(de)大型(xing)金屬(shu)零件(jian)(jian)。除了國防應(ying)用(yong)，SPEE3D的(de)(de)(de)冷(leng)噴(pen)(pen)(pen)技(ji)(ji)術(shu)(shu)在火(huo)(huo)箭發動機部(bu)件(jian)(jian)制造方面同樣有著(zhu)優秀表(biao)現：在短(duan)短(duan)三個(ge)小時內就生產了一(yi)個(ge)17.9公(gong)斤(jin)(jin)的(de)(de)(de)銅(tong)制火(huo)(huo)箭噴(pen)(pen)(pen)嘴襯墊，成本不(bu)到1000美(mei)元。

△澳大利(li)亞陸軍(jun)正在準備WarpSPEE3D打印機的(de)操(cao)作。照片來自澳大利(li)亞陸軍(jun)

△SPEE3D的金屬(shu)3D打印機。圖(tu)片來自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(shi)(shi)一家隸(li)屬于飛(fei)利浦服務(wu)公司的子(zi)企業，是(shi)(shi)工業金(jin)屬3D打印解決方案的領先供應商(shang)。它們獨有的電子(zi)束定向能量(liang)沉積增材制造(EBAM?)工藝，是(shi)(shi)世界(jie)上可實現(xian)大型金(jin)屬零件(jian)最(zui)快(kuai)速成(cheng)形(xing)的3D打印工藝之一。

△電子(zi)束金屬沉積3D打(da)印技(ji)術，受到美(mei)國總統拜登的關注

在2022年(nian)1月份宣布(bu)將向土耳(er)其航空(kong)航天工業(ye)(TAI)交付世界上(shang)最大的(de)(de)電(dian)子束(shu)定(ding)(ding)向能沉(chen)積(DED) 3D打印機(ji)——定(ding)(ding)制的(de)(de)300系列電(dian)子束(shu)增材(cai)(cai)制造(zao)(EBAM?)系統(tong)后，Sciaky公司在5個月后宣布(bu)他們的(de)(de)EBAM工藝(yi)已率(lv)先實現每小時超過40磅（18.14公斤）的(de)(de)沉(chen)積速率(lv)，這一記錄是在位(wei)于法國的(de)(de)圣埃(ai)克蘇佩里(li)技(ji)術研(yan)究所(suo)(IRT)，為航空(kong)金屬先進材(cai)(cai)料 (MAMA)項目打印金屬零(ling)件的(de)(de)時候完(wan)成(cheng)的(de)(de)。

該公司的(de)(de)(de)EBAM技術可(ke)擴展性(xing)非常廣，3D打印(yin)金(jin)屬(shu)零件的(de)(de)(de)尺(chi)寸可(ke)以(yi)長達19英(ying)尺(chi)（6米(mi)）。通過(guo)層間實時成像和(he)傳感系(xi)統，實現很(hen)好的(de)(de)(de)質量控制和(he)反饋(kui)。這是金(jin)屬(shu)3D打印(yin)市場(chang)上(shang)，少有的(de)(de)(de)能夠以(yi)精確和(he)可(ke)重復性(xing)的(de)(de)(de)方式，實現實時反饋(kui)、自(zi)適(shi)應的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)沉積控制系(xi)統。同時，該公司還為(wei)航空航天(tian)、國防、汽車、醫(yi)療(liao)保健，和(he)其他制造(zao)(zao)行業提供行業領先的(de)(de)(de)電子(zi)束(EB)和(he)先進的(de)(de)(de)弧焊(han)系(xi)統，以(yi)及世界上(shang)最強大(da)的(de)(de)(de)EB車間焊(han)接服務(wu)。焊(han)接設備符合歐洲軍標，可(ke)制造(zao)(zao)機(ji)身、起落架、噴氣(qi)發(fa)動機(ji)、導(dao)彈(dan)和(he)車輛零件等物品(pin)。

△采用Sciaky特有的EBAM工藝(yi)，為MAMA項目進行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(fu)勞(lao)恩霍(huo)夫激光(guang)技術(shu)研究所(suo)（ILT）和(he)總部位(wei)于(yu)德國的(de)工程公(gong)司Ponticon聯手推出了一項ILT專(zhuan)利的(de)超高(gao)速激光(guang)材料沉(chen)積(ji)(ji)（EHLA）新型(xing)3D打(da)印技術(shu)。EHLA技術(shu)最(zui)初(chu)開(kai)發于(yu)2017年，是ILT對大批量定向能量沉(chen)積(ji)(ji)（或稱DED）的(de)嘗試。它最(zui)初(chu)是作為一個模塊化(hua)的(de)工具(ju)頭提供的(de)，可(ke)以(yi)集(ji)成到門架和(he)機械臂上，同時進行(xing)材料沉(chen)積(ji)(ji)和(he)熔化(hua)動作。

自EHLA 2017年發布以來(lai)，這兩家合作伙伴一直致力于開(kai)發更(geng)(geng)適合增材(cai)(cai)(cai)制造應用的新(xin)一代技(ji)術(shu)版本，并在(zai)2019年完成(cheng)了第一個原型(xing)——簡稱為"EHLA 3D"。Fraunhofer ILT將這項技(ji)術(shu)描述為比傳統堆焊工藝(yi)(yi)更(geng)(geng)高效、更(geng)(geng)環保(bao)的替代品。目前，該工藝(yi)(yi)可以加工重達25公斤的零件，進料(liao)速度(du)最(zui)高可達每分鐘(zhong)500米，比其他(ta)激(ji)光材(cai)(cai)(cai)料(liao)沉積技(ji)術(shu)快250倍。它(ta)還可以應用到(dao)更(geng)(geng)薄的層結構(gou)上(shang)去，僅有(you)25微米，同時(shi)實現(xian)更(geng)(geng)平(ping)滑(hua)的零件表面(mian)(mian)。FraunhoferILT打算在(zai)過(guo)程(cheng)監控設(she)計、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(geng)(geng)多(duo)的研究，并表示未(wei)來(lai)的升級技(ji)術(shu)版本將會(hui)提供更(geng)(geng)高的構(gou)建速率、更(geng)(geng)大的靈(ling)活性和(he)材(cai)(cai)(cai)料(liao)多(duo)樣性以及更(geng)(geng)高的精度(du)。

△用三種不同的(de)(de)粉(fen)末(mo)材料3D打印Fraunhofer ILT的(de)(de)字樣(yang)，作為新型高產的(de)(de)EHLA 3D工藝的(de)(de)示范部件(jian)。照片來自Fraunhofer ILT。

⑥MELD推出比(bi)SLM快十(shi)倍的攪(jiao)拌摩擦沉積3D打印(yin)技術(shu)

MELD制造(zao)(zao)公司(si)是(shi)一(yi)家位于弗吉(ji)尼亞州克里斯蒂安(an)斯堡的3D打印技(ji)(ji)術(shu)開發商，一(yi)直以來(lai)，該公司(si)都在持續推進(jin)(jin)金屬(shu)摩(mo)擦(ca)沉積工(gong)藝的開發和(he)(he)研究，同時制造(zao)(zao)基(ji)于該技(ji)(ji)術(shu)的3D打印機。在今年3月份，MELD公司(si)宣(xuan)布與弗吉(ji)尼亞理工(gong)大學開展合作，以尋求進(jin)(jin)一(yi)步(bu)推進(jin)(jin)其增(zeng)材(cai)(cai)制造(zao)(zao)摩(mo)擦(ca)沉積技(ji)(ji)術(shu)，研究方向包(bao)括工(gong)藝基(ji)礎，如(ru)溫度、材(cai)(cai)料流動和(he)(he)變(bian)形，動態相和(he)(he)微(wei)結構演變(bian)，以及(ji)異質(zhi)結構材(cai)(cai)料的設(she)計和(he)(he)制造(zao)(zao)。

MELD制(zhi)造公司擁有(you)十幾項(xiang)增材(cai)(cai)制(zhi)造攪拌摩(mo)擦(ca)(ca)沉(chen)積(ji)工(gong)藝(yi)的專利(li)，與其(qi)他(ta)金(jin)屬3D打印(yin)技(ji)術(shu)不(bu)(bu)同的是(shi)，該(gai)(gai)技(ji)術(shu)是(shi)一個固(gu)態過(guo)程，在(zai)低(di)于(yu)熔化(hua)溫度的情況(kuang)下(xia)進行，往往不(bu)(bu)會(hui)(hui)熔化(hua)打印(yin)材(cai)(cai)料。它是(shi)通過(guo)固(gu)體進料桿（打印(yin)材(cai)(cai)料）旋轉接(jie)觸(chu)基(ji)(ji)(ji)材(cai)(cai)，涂(tu)抹并(bing)通過(guo)摩(mo)擦(ca)(ca)粘在(zai)基(ji)(ji)(ji)材(cai)(cai)上完(wan)成逐(zhu)層打印(yin)，該(gai)(gai)過(guo)程發生塑(su)(su)性變形，但絕(jue)不(bu)(bu)會(hui)(hui)熔化(hua)。快(kuai)速旋轉的工(gong)具具有(you)加熱材(cai)(cai)料的作用，并(bing)完(wan)成塑(su)(su)性變形，使其(qi)具有(you)足(zu)夠的可(ke)塑(su)(su)性。摩(mo)擦(ca)(ca)沉(chen)積(ji)工(gong)藝(yi)與各種金(jin)屬兼容，如鋁、鈦、鋼(gang)和鎳(nie)基(ji)(ji)(ji)超合金(jin)。MELD的3D打印(yin)應(ying)用主要(yao)是(shi)在(zai)國防領域，包括(kuo)零(ling)件(jian)涂(tu)層、部件(jian)維修、金(jin)屬連接(jie)和定制(zhi)金(jin)屬基(ji)(ji)(ji)復合材(cai)(cai)料坯(pi)料。據MELD稱，增材(cai)(cai)攪拌摩(mo)擦(ca)(ca)沉(chen)積(ji)技(ji)術(shu)能(neng)夠以前所未有(you)的規(gui)模生產大型(xing)金(jin)屬零(ling)件(jian)，它不(bu)(bu)限于(yu)小型(xing)粉末(mo)床或真空系(xi)統，是(shi)一種可(ke)以在(zai)開放的大氣環境下(xia)實施的工(gong)藝(yi)，不(bu)(bu)受操作環境或材(cai)(cai)料表面條件(jian)的限制(zhi)，并(bing)且材(cai)(cai)料沉(chen)積(ji)速度比粉末(mo)床熔融(rong)等工(gong)藝(yi)快(kuai)十倍以上。

△MELD的專(zhuan)利增(zeng)材制造攪拌摩擦沉積技術。照(zhao)片來(lai)自MELD制造。

△前沿作戰(zhan)基地的(de)MELD增材(cai)制造維修概(gai)念(nian)圖。圖片來自(zi)MELD制造公司

⑦Desktop Metal粘結劑噴射金屬3D打印技術

Desktop Metal在2021年10月斥資(zi)5.75億美(mei)元收(shou)購其(qi)主(zhu)要(yao)競爭(zheng)對手粘合(he)劑(ji)噴射3D打(da)印(yin)(yin)機制(zhi)造商ExOne，一躍成為(wei)金屬(shu)粘合(he)劑(ji)噴射3D打(da)印(yin)(yin)領域難(nan)覓敵(di)手的頭號(hao)霸主(zhu)。ExOne公司多年來致力于開(kai)發可(ke)控氛(fen)圍(wei)（有時也稱為(wei)惰性或(huo)化學惰性）的粘合(he)劑(ji)噴射3D打(da)印(yin)(yin)技術(shu)，用于打(da)印(yin)(yin)活性粉末(mo)。目(mu)前，其(qi)粘合(he)劑(ji)噴射3D打(da)印(yin)(yin)技術(shu)能夠(gou)處理包括金屬(shu)、陶瓷和復(fu)合(he)材(cai)料在內的幾乎所有類(lei)型粉末(mo)。

使(shi)用(yong)粘合劑噴射binder jetting和單程(cheng)噴墨技術single-pass inkjet technology的的3D打(da)印機Production System?，可能(neng)是進行大規模3D打(da)印金(jin)屬(shu)零件(jian)(jian)的最(zui)快方法。具(ju)(ju)有(you)最(zui)先進的打(da)印噴頭，上面有(you)16384個(ge)噴嘴(zui)，每秒能(neng)夠(gou)噴出(chu)15億滴墨滴，具(ju)(ju)有(you)1200x1200 DPI的原始分(fen)辨率，出(chu)色的可靠性和雙(shuang)向單程(cheng)打(da)印，可以快速3D打(da)印復雜的金(jin)屬(shu)零件(jian)(jian)，堆積效率可達12,000cm3/小時，每天(tian)多達10,000個(ge)零件(jian)(jian)。

單程粘合(he)劑噴射金屬3D打印技術原理

在Single Pass Jetting?（SPJ）的支持下，Production System?具(ju)有雙向3D打(da)印功能，移動一次(ci)，即(ji)可(ke)打(da)印一次(ci)，不(bu)浪費一遍路(lu)程。具(ju)體工作流程如(ru)下

△視(shi)頻：單程粘合劑(ji)噴射金屬3D打(da)印技術工藝(yi)原理

①3D打(da)印(yin)。對于雙向單程(cheng)3D打(da)印(yin)，每次打(da)印(yin)遍及整(zheng)個構(gou)建(jian)區域，都(dou)將應用打(da)印(yin)過(guo)程(cheng)的(de)所(suo)有(you)步(bu)驟（粉(fen)(fen)末沉積、鋪展、壓實、彈道抑制ballistic suppression、和(he)粘合(he)劑噴射(she)）。一層一層地沉積金(jin)屬粉(fen)(fen)末和(he)粘合(he)劑，直到整(zheng)個構(gou)建(jian)體被零件部分和(he)周圍(wei)的(de)散裝粉(fen)(fen)末填滿為止。

②脫粉。構建(jian)(jian)完成(cheng)后，將移(yi)除(chu)(chu)構建(jian)(jian)箱，并用新(xin)箱子(zi)替換下(xia)一個構建(jian)(jian)。完整的成(cheng)型(xing)箱被移(yi)至清粉工(gong)位，在那里去除(chu)(chu)粉末，并準備燒(shao)結零件。

③燒結(jie)。脫粉的零(ling)件(jian)裝入工業爐(lu)中，在(zai)那里(li)將加熱到(dao)接近熔化的溫度(du)。除去(qu)剩(sheng)余的粘合劑，使(shi)金屬顆粒(li)融合在(zai)一起，并使(shi)零(ling)件(jian)致密。

高速(su)打(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)：借助Production System的雙向單(dan)程Single Pass Jetting?打(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)技術(shu)，每天(tian)最多可進行10,000個零件的3D打(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)，每次構(gou)建零件，實現比傳(chuan)統(tong)SLM激光粉末床的打(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)速(su)度高100倍(bei)，最大(da)限度地提(ti)高生產(chan)率。

密集3D嵌套(tao)(tao)：無需(xu)支撐(cheng)(cheng)即可進行粘合劑噴(pen)射3D打印(yin)，這意味著零件由松(song)散的(de)(de)粉末(mo)支撐(cheng)(cheng)，無需(xu)焊接至底板。這使客(ke)戶能(neng)夠用密集嵌套(tao)(tao)的(de)(de)零件填充構建(jian)體積，從而有效地交付高吞吐量的(de)(de)打印(yin)。

一流的可重復(fu)性(xing)：通過防彈(dan)技術(shu)，打(da)印(yin)(yin)頭冗余和實時光學(xue)打(da)印(yin)(yin)床檢查(cha)，提供了(le)強(qiang)大的可重復(fu)性(xing)。意味(wei)著您(nin)可以放心打(da)印(yin)(yin)。

⑧Fraunhofer IWS速度提升千倍的CBC金屬3D打印技術

2021年(nian)7月，德國研究(jiu)機(ji)構(gou)Fraunhofer IWS透露了一種新(xin)式(shi)的(de)3D打(da)印(yin)(yin)(yin)系統，這套系統可能(neng)比目前基于振鏡的(de)激光(guang)制造技術快"一千(qian)倍"。據悉，這種打(da)印(yin)(yin)(yin)裝置重點在于一個(ge)高(gao)功率的(de)13KW "動態(tai)光(guang)束激光(guang)器(qi)"，它能(neng)夠(gou)迅速產生不同的(de)能(neng)量分布模式(shi)，并(bing)精(jing)確地打(da)印(yin)(yin)(yin)出極為(wei)(wei)復(fu)雜(za)的(de)材料。這項突破性技術最初由(you)以色列公司Civan Lasers開發，Fraunhofer IWS用相(xiang)干(gan)光(guang)束來做(zuo)金屬3D打(da)印(yin)(yin)(yin)。這種方(fang)法被認為(wei)(wei)是高(gao)功率激光(guang)工藝的(de) “巔峰(feng)"，它涉(she)及(ji)到將激光(guang)分割(ge)放大(da)成(cheng)多(duo)條相(xiang)干(gan)光(guang)線，然(ran)后再(zai)將它們(men)合并(bing)成(cheng)強大(da)的(de)單(dan)束。

△一位工(gong)程師在德累斯頓的Fraunhofer IWS安(an)裝耶路撒冷的 "動態(tai)光(guang)束(shu)激光(guang)"。照片來自Fraunhofer IWS

在(zai)Civan Lasers公司(si)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)案例中，它們已經開發出一種利用部分(fen)(fen)光(guang)(guang)(guang)束(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)小相位偏移來調制(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)量分(fen)(fen)布模(mo)式的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方法。與現有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)相比，動(dong)態光(guang)(guang)(guang)束(shu)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)在(zai)光(guang)(guang)(guang)束(shu)中心釋放出大(da)部分(fen)(fen)能(neng)(neng)(neng)(neng)量，因此能(neng)(neng)(neng)(neng)夠(gou)將零件(jian)制(zhi)成復雜的(de)(de)(de)(de)(de)(de) "環 "或"馬蹄 "形狀。從(cong)理論上(shang)講，使用光(guang)(guang)(guang)束(shu)偏轉光(guang)(guang)(guang)學器(qi)件(jian)或快速(su)振鏡已經可以做到這一點，盡管每次重(zhong)新(xin)調整都需要幾毫秒。然而，Civan Lasers公司(si)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方法更快，能(neng)(neng)(neng)(neng)夠(gou)在(zai)微秒內調整激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)量模(mo)式，因此它有(you)可能(neng)(neng)(neng)(neng)使動(dong)態光(guang)(guang)(guang)束(shu)成形首(shou)次用于(yu)工業(ye)規模(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)金屬3D打(da)印。據FraunhoferIWS的(de)(de)(de)(de)(de)(de)AndreasWetzig稱，這項技術推動(dong)了金屬3D打(da)印的(de)(de)(de)(de)(de)(de)極限，將會解鎖新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合金材料在(zai)醫療、電(dian)動(dong)車和航空航天領(ling)域的(de)(de)(de)(de)(de)(de)廣泛應(ying)用。

△預計新的(de) "CIVAN "將在金屬3D打(da)印中開啟動態光束成型。照片來自(zi)Fraunhofer IWS

南極熊評論

南(nan)極熊認(ren)為，盡管從(cong)技術(shu)層面上看國(guo)(guo)(guo)外(wai)在(zai)高(gao)速金屬增材(cai)制(zhi)造(zao)(zao)領域的(de)(de)技術(shu)理(li)念、設備(bei)制(zhi)造(zao)(zao)確實領先我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)不少，但我(wo)(wo)們(men)也(ye)并(bing)不只是落于“眼見他人(ren)起高(gao)樓(lou)”的(de)(de)境地(di)，我(wo)(wo)們(men)也(ye)有(you)(you)著像(xiang)鉑力特、華曙高(gao)科(ke)、易加三維(wei)等一(yi)批受到國(guo)(guo)(guo)外(wai)市(shi)場(chang)認(ren)可的(de)(de)佼佼者。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)制(zhi)造(zao)(zao)業(ye)的(de)(de)轉型需要(yao)信心(xin)，中(zhong)國(guo)(guo)(guo)智(zhi)能制(zhi)造(zao)(zao)業(ye)的(de)(de)發展更需要(yao)耐心(xin)，我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)增材(cai)制(zhi)造(zao)(zao)產(chan)業(ye)當下(xia)的(de)(de)規模(mo)還遠未發展到像(xiang)國(guo)(guo)(guo)外(wai)那般“火(huo)并(bing)群(qun)雄(xiong)”的(de)(de)激烈地(di)步。相反，我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)在(zai)增材(cai)制(zhi)造(zao)(zao)材(cai)料、設備(bei)、技術(shu)、創新(xin)理(li)念都(dou)還有(you)(you)著不少短板需要(yao)補齊，在(zai)增材(cai)制(zhi)造(zao)(zao)走(zou)向產(chan)業(ye)化的(de)(de)道路上還有(you)(you)諸多未成熟的(de)(de)工(gong)藝(yi)鏈(lian)需要(yao)完善(shan)。

落后需要追趕，盡管我(wo)國并(bing)非3D打印技術理念的(de)(de)(de)“起源(yuan)地”，但我(wo)們有著龐大(da)的(de)(de)(de)市場體量(liang)和完備的(de)(de)(de)制造產(chan)業(ye)鏈，加之近年來(lai)國家在(zai)先進制造產(chan)業(ye)方面的(de)(de)(de)大(da)力政策扶持，相信未(wei)來(lai)國內也會(hui)涌現出更多優秀的(de)(de)(de)增材制造企業(ye)能夠為中國創新(xin)“披堅(jian)執銳”，亦(yi)能走(zou)出國門大(da)殺四方。畢竟在(zai)彎道超車、后來(lai)居(ju)上這(zhe)方面的(de)(de)(de)事，“種花家”沒(mei)少干。

（注：該文(wen)章(zhang)轉自公眾(zhong)號(hao)“南極熊3D打印”）