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(nan)極熊本期(qi)文章總結(jie)了現(xian)有(you)8種(zhong)的高速(su)金屬3D打(da)(da)印(yin)技術或(huo)設(she)備，從這些案例中可(ke)以(yi)預(yu)見，大尺寸(cun)、高產量將會成為(wei)未(wei)來(lai)金屬3D打(da)(da)印(yin)的主流(liu)方向(xiang)之一。

①VulcanForms公司的150激光束金屬3D打印機

VulcanForms公(gong)司(si)是國外一家依托于麻(ma)省理工(gong)學院建立(li)的初創(chuang)公(gong)司(si)，由哈特博士(shi)和(he)他(ta)的一個研究生馬(ma)丁(ding)-費爾德(de)曼在2015年(nian)創(chuang)立(li)，其(qi)3D打印制造工(gong)廠位于馬(ma)薩諸塞州(zhou)德(de)文斯。該(gai)公(gong)司(si)追求一種全新的3D打印方法，即(ji)使(shi)用比(bi)現(xian)有系統多很多的激光束(shu)陣列，以解決現(xian)有金屬3D打印的速度慢、成本(ben)過(guo)高和(he)制造缺陷多的三大問題點。

南極(ji)熊獲悉，VulcanForms開發(fa)的(de)(de)3D打(da)印(yin)(yin)機(ji)高(gao)20英尺，重6萬(wan)磅(bang)，代表著3D打(da)印(yin)(yin)的(de)(de)技術前沿。每(mei)臺(tai)3D打(da)印(yin)(yin)機(ji)都具有150道激(ji)(ji)光束，每(mei)個系統最多可提(ti)供100千瓦粉末(mo)床的(de)(de)激(ji)(ji)光功率，是一般(ban)系統的(de)(de)100倍（最高(gao)可提(ti)升250倍）。現(xian)在德文斯(si)的(de)(de)工廠已經裝配了(le)六臺(tai)巨型打(da)印(yin)(yin)機(ji)，預計(ji)到明(ming)年將會增加到20臺(tai)。此(ci)外，該公(gong)(gong)司現(xian)在已經籌(chou)集了(le)3.55億美(mei)元的(de)(de)風險資金(jin)。員工數量在過去一年里增加了(le)六倍，達到360人，他們來自通用電氣和(he)惠(hui)普(pu)公(gong)(gong)司等主要制造商(shang)以及谷歌和(he)歐特克等科技公(gong)(gong)司。

△VulcanForms的三維打印(yin)使用了比其他系統更多(duo)的激光束陣列

△制造流程

值得一提的是(shi)，這些機器(qi)可以打印(yin)鈦和其他材料(liao)，整體結構是(shi)密封(feng)的，里(li)面的氣氛保(bao)護采(cai)用(yong)的是(shi)氬氣，這是(shi)反應性最低的氣體之一，能夠(gou)減少導致零(ling)件缺陷(xian)和雜質的產生。現在，它(ta)們能為包括航空航天(tian)、半導體、國防(fang)和醫療植入(ru)物等領(ling)域在內的企業客戶制造高(gao)科技部件。

②Seurat 200萬(wan)激光點的金屬(shu)“區(qu)域(yu)3D打(da)印”技術

自2015年(nian)成立以來，Seurat公司一直(zhi)致力于(yu)開發“區域打(da)(da)印(yin)工藝”，并打(da)(da)算推廣給汽車、消費技(ji)術(shu)和工業客戶。該(gai)公司的專利"金(jin)屬(shu)區域打(da)(da)印(yin)技(ji)術(shu)"緣起于(yu)勞倫斯(si)·利弗(fu)莫爾(er)國(guo)家實(shi)驗室(LLNL)，是通過將200多萬個激(ji)光(guang)點聚焦到金(jin)屬(shu)粉(fen)末(mo)床(chuang)(chuang)上，實(shi)現(xian)快速打(da)(da)印(yin)最終用途的部(bu)件。這(zhe)項技(ji)術(shu)的生(sheng)產力遠(yuan)遠(yuan)超過任何現(xian)有(you)金(jin)屬(shu)3D打(da)(da)印(yin)技(ji)術(shu)。它(ta)的打(da)(da)印(yin)速度甚至高于(yu)電弧(hu)熔(rong)絲，但它(ta)保持了激(ji)光(guang)粉(fen)末(mo)床(chuang)(chuang)熔(rong)融的精度和分辨率，并有(you)可能(neng)進(jin)一步(bu)提高表面質量和零件的靈活(huo)性。

在(zai)汽(qi)車領(ling)(ling)域，Seurat公(gong)司認為他們(men)(men)的(de)(de)技(ji)術(shu)(shu)可用(yong)于生(sheng)產汽(qi)車備(bei)件和下一(yi)代電(dian)動汽(qi)車的(de)(de)原型部(bu)件。同(tong)時，這項(xiang)技(ji)術(shu)(shu)因為具有可擴展性和無飛濺性，可以成(cheng)(cheng)為生(sheng)產工業應用(yong)大尺寸(cun)部(bu)件的(de)(de)理(li)想選擇(ze)。Seurat的(de)(de)區域打印技(ji)術(shu)(shu)突破了每個(ge)(ge)零(ling)件成(cheng)(cheng)本的(de)(de)現(xian)有障礙(ai)，他們(men)(men)的(de)(de)第(di)一(yi)代系統與今天的(de)(de)增(zeng)材制造(zao)技(ji)術(shu)(shu)相(xiang)比，已經可以降低50%的(de)(de)成(cheng)(cheng)本。而且將(jiang)進(jin)一(yi)步提高效率，未來(lai)幾代機器的(de)(de)目(mu)標(biao)是在(zai)2030年(nian)(nian)擊敗傳統壓(ya)鑄工藝的(de)(de)制造(zao)成(cheng)(cheng)本，這將(jiang)標(biao)志(zhi)著(zhu)(zhu)增(zeng)材制造(zao)作(zuo)為一(yi)種主流技(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)突破。憑借(jie)著(zhu)(zhu)這項(xiang)高生(sheng)產效率的(de)(de)技(ji)術(shu)(shu)，Seurat在(zai)今年(nian)(nian)7月獲得(de)了4100萬美元(yuan)（約2.65億元(yuan)人民幣）的(de)(de)B輪融資，由投(tou)資公(gong)司Capricorn基金領(ling)(ling)投(tou)。然而，這個(ge)(ge)工藝盡(jin)管已經開發了至少六年(nian)(nian)，在(zai)2017年(nian)(nian)獲得(de)了專利，但目(mu)前還未實現(xian)商(shang)業化。

△Seurat 200萬個激光的“區域打印(yin)工(gong)藝(yi)”，可以打印(yin)金屬件

在技術(shu)(shu)原理(li)上，Seurat的(de)(de)(de)這(zhe)種新技術(shu)(shu)不是增(zeng)(zeng)加激(ji)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)的(de)(de)(de)數量，而(er)是使用一(yi)種全新的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)束處理(li)方(fang)法來增(zeng)(zeng)加每次的(de)(de)(de)熔化(hua)量。常規的(de)(de)(de)金屬(shu)增(zeng)(zeng)材制造(zao)系統的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)斑直徑(jing)為100微(wei)米(mi)，對(dui)于單(dan)激(ji)光(guang)(guang)(guang)系統，就是使用直徑(jing)100微(wei)米(mi)的(de)(de)(de)激(ji)光(guang)(guang)(guang)進行(xing)掃描打印(yin)。而(er)Seurat系統將200萬(wan)個激(ji)光(guang)(guang)(guang)點射向15平(ping)方(fang)毫米(mi)的(de)(de)(de)方(fang)形區(qu)域，每個光(guang)(guang)(guang)點的(de)(de)(de)直徑(jing)大約(yue)為10微(wei)米(mi)，也就是說一(yi)次打印(yin)一(yi)個區(qu)域。

南極熊剖析一(yi)下，可能你會更容(rong)易(yi)理解(jie)這個技術的厲害之(zhi)處：

* 在(zai)激(ji)光打印照射效率(lv)上，Seurat的(de)光斑面積相(xiang)當(dang)于15平(ping)方毫(hao)米，而常規單激(ji)光100微米直徑(jing)的(de)光斑面積僅僅為0.0078平(ping)方毫(hao)米，兩者相(xiang)差(cha)近1000倍，也就是說最多可以實(shi)現單激(ji)光系統(tong)1000倍以上的(de)熔融效率(lv)；

* 在激光打印精度分辨率(lv)上，Seurat的(de)(de)精度卻能(neng)達到傳統單激光的(de)(de)10倍(bei)。

③SPEE3D高速低(di)成本的冷噴(pen)涂金屬3D打印技術

SPEE3D是一家(jia)來(lai)自(zi)澳大利亞的冷噴3D打印機(ji)制造商，其獨有(you)的冷噴專利增材(cai)制造技(ji)術(shu)打印金(jin)屬(shu)(shu)零件(jian)的速度要以(yi)比傳(chuan)統(tong)(tong)金(jin)屬(shu)(shu)3D打印方法(fa)快(kuai)100至1000倍。據稱，這項技(ji)術(shu)也是唯一能夠按(an)需打印金(jin)屬(shu)(shu)零件(jian)的工藝之一，其成本比傳(chuan)統(tong)(tong)制造更具競爭力，在(zai)國防、火箭、海洋(yang)等領域都有(you)著廣闊的應用前(qian)景。

冷噴技術(shu)不依靠激光或(huo)其他熱能(neng)來源，而是利(li)用(yong)動能(neng)，通過高速壓縮的(de)(de)氣流將金(jin)屬粉(fen)末噴到基體上。這給了(le)材料(liao)足夠(gou)(gou)的(de)(de)能(neng)量，使其變形(xing)并與下面(mian)的(de)(de)固體零件(jian)(jian)結(jie)合，形(xing)成額外包(bao)覆層(ceng)。SPEE3D公(gong)(gong)(gong)司在2019年(nian)和2021年(nian)被澳大利(li)亞皇(huang)家海軍兩次選中，測試金(jin)屬3D打印技術(shu)在國(guo)防上的(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)潛(qian)力。該(gai)公(gong)(gong)(gong)司的(de)(de)WarpSPEE3D能(neng)夠(gou)(gou)在惡劣的(de)(de)環境條件(jian)(jian)下運輸和卸載(zai)，并在30分鐘內投入使用(yong)。據(ju)了(le)解，它能(neng)夠(gou)(gou)以每分鐘100克的(de)(de)速度(du)打印重(zhong)量達(da)40公(gong)(gong)(gong)斤(jin)的(de)(de)大型(xing)金(jin)屬零件(jian)(jian)。除了(le)國(guo)防應(ying)(ying)用(yong)，SPEE3D的(de)(de)冷噴技術(shu)在火(huo)箭(jian)發動機(ji)部(bu)件(jian)(jian)制造方(fang)面(mian)同樣有著(zhu)優秀表現：在短(duan)短(duan)三個小時內就生產了(le)一個17.9公(gong)(gong)(gong)斤(jin)的(de)(de)銅(tong)制火(huo)箭(jian)噴嘴襯(chen)墊，成本不到1000美元(yuan)。

△澳(ao)大(da)利亞陸軍(jun)正在準(zhun)備(bei)WarpSPEE3D打印機的操(cao)作。照片來自澳(ao)大(da)利亞陸軍(jun)

△SPEE3D的(de)金屬3D打(da)印機(ji)。圖(tu)片來(lai)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)(shu)于飛利浦服務(wu)公司的子(zi)企業(ye)，是工業(ye)金(jin)屬(shu)(shu)3D打(da)印解決方(fang)案的領先供應商(shang)。它們獨(du)有(you)的電子(zi)束定向能量沉積(ji)增材制(zhi)造(zao)(EBAM?)工藝(yi)，是世界上可實現大型(xing)金(jin)屬(shu)(shu)零件最快速成形的3D打(da)印工藝(yi)之一。

△電(dian)子束金(jin)屬沉(chen)積3D打印技術，受到(dao)美國總統拜登的關注(zhu)

在(zai)(zai)2022年1月(yue)(yue)份宣布將向土耳其航(hang)空航(hang)天工業(TAI)交付世界(jie)上最大的(de)電(dian)子束(shu)定向能(neng)沉積(DED) 3D打(da)印(yin)機——定制的(de)300系列(lie)電(dian)子束(shu)增材制造(EBAM?)系統后，Sciaky公(gong)司在(zai)(zai)5個(ge)月(yue)(yue)后宣布他們(men)的(de)EBAM工藝(yi)已率(lv)先(xian)實現(xian)每(mei)小時超過40磅（18.14公(gong)斤）的(de)沉積速率(lv)，這(zhe)一記錄(lu)是在(zai)(zai)位于(yu)法國的(de)圣埃克蘇佩里技術(shu)研(yan)究所(IRT)，為航(hang)空金屬先(xian)進材料 (MAMA)項目(mu)打(da)印(yin)金屬零件的(de)時候(hou)完成(cheng)的(de)。

該(gai)公司(si)的(de)(de)(de)EBAM技(ji)術可擴展性(xing)非常廣(guang)，3D打(da)印金屬零件的(de)(de)(de)尺寸可以(yi)長(chang)達19英(ying)尺（6米）。通(tong)過層(ceng)間實(shi)時成像和(he)傳感(gan)系(xi)(xi)統，實(shi)現很好的(de)(de)(de)質量控(kong)制(zhi)(zhi)和(he)反饋(kui)。這(zhe)是金屬3D打(da)印市場(chang)上，少有(you)的(de)(de)(de)能(neng)夠以(yi)精(jing)確和(he)可重復性(xing)的(de)(de)(de)方式，實(shi)現實(shi)時反饋(kui)、自適應的(de)(de)(de)金屬沉積控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)(xi)統。同時，該(gai)公司(si)還為航(hang)空(kong)航(hang)天、國(guo)防、汽車、醫療保健(jian)，和(he)其他制(zhi)(zhi)造行業提供行業領先(xian)的(de)(de)(de)電子束(EB)和(he)先(xian)進的(de)(de)(de)弧焊(han)系(xi)(xi)統，以(yi)及世界(jie)上最強(qiang)大的(de)(de)(de)EB車間焊(han)接服務。焊(han)接設備(bei)符合歐洲軍標(biao)，可制(zhi)(zhi)造機(ji)(ji)身、起落架、噴氣(qi)發動機(ji)(ji)、導彈和(he)車輛零件等物(wu)品。

△采用(yong)Sciaky特(te)有(you)的(de)EBAM工藝，為MAMA項目進(jin)行3D打印

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(lao)恩霍夫激光(guang)(guang)技(ji)術研究所（ILT）和(he)總部位于德國的(de)工程公(gong)司Ponticon聯手(shou)推出(chu)了(le)一項(xiang)ILT專利的(de)超(chao)高速激光(guang)(guang)材料(liao)沉積(ji)(ji)（EHLA）新型3D打印技(ji)術。EHLA技(ji)術最初開發于2017年(nian)，是ILT對大(da)批量(liang)定向能量(liang)沉積(ji)(ji)（或(huo)稱(cheng)DED）的(de)嘗(chang)試。它最初是作為一個模(mo)塊化的(de)工具(ju)頭提(ti)供的(de)，可以集成(cheng)到門架和(he)機械臂上，同時進(jin)行材料(liao)沉積(ji)(ji)和(he)熔化動作。

自EHLA 2017年(nian)發布(bu)以來，這兩家合(he)作(zuo)伙伴一(yi)直(zhi)致力于(yu)開(kai)發更(geng)(geng)(geng)(geng)適合(he)增材(cai)制造(zao)應用(yong)的(de)(de)(de)新一(yi)代技術版(ban)本(ben)(ben)，并(bing)在2019年(nian)完成(cheng)了(le)第一(yi)個原型——簡稱為(wei)(wei)"EHLA 3D"。Fraunhofer ILT將(jiang)(jiang)這項技術描(miao)述為(wei)(wei)比傳統堆焊工(gong)(gong)藝(yi)更(geng)(geng)(geng)(geng)高(gao)效、更(geng)(geng)(geng)(geng)環保的(de)(de)(de)替代品(pin)。目前，該工(gong)(gong)藝(yi)可以加工(gong)(gong)重達25公斤的(de)(de)(de)零(ling)件，進(jin)料(liao)(liao)速(su)度最高(gao)可達每分鐘500米，比其他激光材(cai)料(liao)(liao)沉積(ji)技術快250倍。它(ta)還可以應用(yong)到更(geng)(geng)(geng)(geng)薄的(de)(de)(de)層結構(gou)上去，僅有25微米，同時實現(xian)更(geng)(geng)(geng)(geng)平(ping)滑的(de)(de)(de)零(ling)件表(biao)面(mian)。FraunhoferILT打算在過程監(jian)控設計、自動路徑規劃(hua)工(gong)(gong)具和構(gou)建(jian)參數(shu)細化方(fang)面(mian)投入更(geng)(geng)(geng)(geng)多(duo)(duo)的(de)(de)(de)研究，并(bing)表(biao)示未來的(de)(de)(de)升級(ji)技術版(ban)本(ben)(ben)將(jiang)(jiang)會提供(gong)更(geng)(geng)(geng)(geng)高(gao)的(de)(de)(de)構(gou)建(jian)速(su)率、更(geng)(geng)(geng)(geng)大的(de)(de)(de)靈活性(xing)和材(cai)料(liao)(liao)多(duo)(duo)樣性(xing)以及更(geng)(geng)(geng)(geng)高(gao)的(de)(de)(de)精度。

△用(yong)三種不同(tong)的(de)(de)粉(fen)末材料3D打(da)印Fraunhofer ILT的(de)(de)字樣，作為新型(xing)高產的(de)(de)EHLA 3D工藝的(de)(de)示范部件。照(zhao)片來(lai)自Fraunhofer ILT。

⑥MELD推出比SLM快十倍的(de)攪拌摩擦沉積3D打印技(ji)術

MELD制(zhi)造公司(si)是一(yi)家位于弗(fu)吉尼亞州克里斯蒂安斯堡的(de)3D打印(yin)技術(shu)開發(fa)商，一(yi)直(zhi)以來，該公司(si)都在(zai)持續推(tui)進(jin)金屬(shu)摩擦沉(chen)積(ji)(ji)工藝(yi)的(de)開發(fa)和(he)研究(jiu)，同時制(zhi)造基于該技術(shu)的(de)3D打印(yin)機。在(zai)今年3月份，MELD公司(si)宣布與弗(fu)吉尼亞理工大學開展合作，以尋求(qiu)進(jin)一(yi)步推(tui)進(jin)其增材(cai)制(zhi)造摩擦沉(chen)積(ji)(ji)技術(shu)，研究(jiu)方(fang)向包括工藝(yi)基礎(chu)，如溫度、材(cai)料流動和(he)變形(xing)，動態相和(he)微(wei)結構演變，以及異質結構材(cai)料的(de)設計和(he)制(zhi)造。

MELD制(zhi)造公司擁有(you)(you)十幾項增(zeng)材制(zhi)造攪拌摩(mo)擦沉(chen)積工(gong)(gong)藝的(de)專利，與其他金(jin)(jin)屬(shu)3D打印技(ji)(ji)術(shu)不同(tong)的(de)是(shi)，該技(ji)(ji)術(shu)是(shi)一(yi)個固(gu)態(tai)過程(cheng)(cheng)，在低于熔化溫度的(de)情況下進行，往往不會熔化打印材料。它(ta)是(shi)通過固(gu)體進料桿（打印材料）旋轉接(jie)(jie)觸基(ji)材，涂抹并通過摩(mo)擦粘在基(ji)材上完成逐(zhu)層打印，該過程(cheng)(cheng)發生(sheng)塑(su)(su)性(xing)變形(xing)，但(dan)絕不會熔化。快(kuai)速旋轉的(de)工(gong)(gong)具(ju)具(ju)有(you)(you)加(jia)熱(re)材料的(de)作用(yong)，并完成塑(su)(su)性(xing)變形(xing)，使(shi)其具(ju)有(you)(you)足夠(gou)的(de)可塑(su)(su)性(xing)。摩(mo)擦沉(chen)積工(gong)(gong)藝與各種金(jin)(jin)屬(shu)兼(jian)容，如(ru)鋁、鈦、鋼和(he)鎳基(ji)超(chao)合金(jin)(jin)。MELD的(de)3D打印應(ying)用(yong)主要(yao)是(shi)在國防(fang)領域，包括零(ling)件(jian)涂層、部(bu)件(jian)維修、金(jin)(jin)屬(shu)連接(jie)(jie)和(he)定制(zhi)金(jin)(jin)屬(shu)基(ji)復合材料坯料。據MELD稱，增(zeng)材攪拌摩(mo)擦沉(chen)積技(ji)(ji)術(shu)能夠(gou)以前所未有(you)(you)的(de)規(gui)模(mo)生(sheng)產大型金(jin)(jin)屬(shu)零(ling)件(jian)，它(ta)不限(xian)(xian)于小型粉(fen)末(mo)(mo)床或真(zhen)空系統，是(shi)一(yi)種可以在開放的(de)大氣環(huan)境(jing)下實施的(de)工(gong)(gong)藝，不受(shou)操作環(huan)境(jing)或材料表(biao)面條件(jian)的(de)限(xian)(xian)制(zhi)，并且材料沉(chen)積速度比粉(fen)末(mo)(mo)床熔融等工(gong)(gong)藝快(kuai)十倍以上。

△MELD的專利增(zeng)材制(zhi)造攪拌(ban)摩擦沉(chen)積技術。照(zhao)片(pian)來自MELD制(zhi)造。

△前沿作戰基地的MELD增(zeng)材制造維修概念圖(tu)。圖(tu)片來自MELD制造公司

⑦Desktop Metal粘結劑噴射金屬3D打印技術

Desktop Metal在2021年10月(yue)斥資5.75億(yi)美(mei)元收購其(qi)主要競爭對手(shou)粘(zhan)(zhan)合(he)劑噴射3D打(da)(da)印機(ji)制造(zao)商ExOne，一(yi)躍成為金屬粘(zhan)(zhan)合(he)劑噴射3D打(da)(da)印領域(yu)難覓敵(di)手(shou)的(de)頭號霸主。ExOne公司多年來致力于開發可控氛圍（有時(shi)也稱為惰性(xing)或化學惰性(xing)）的(de)粘(zhan)(zhan)合(he)劑噴射3D打(da)(da)印技術，用于打(da)(da)印活(huo)性(xing)粉末。目前，其(qi)粘(zhan)(zhan)合(he)劑噴射3D打(da)(da)印技術能(neng)夠處理包括金屬、陶瓷(ci)和復合(he)材料在內的(de)幾乎所(suo)有類型粉末。

使(shi)用(yong)粘合劑噴(pen)射binder jetting和(he)單程噴(pen)墨技(ji)術single-pass inkjet technology的(de)(de)的(de)(de)3D打(da)印機Production System?，可能(neng)是進(jin)行大(da)規模3D打(da)印金(jin)(jin)屬零件的(de)(de)最快方法。具有(you)(you)最先進(jin)的(de)(de)打(da)印噴(pen)頭(tou)，上(shang)面有(you)(you)16384個(ge)(ge)噴(pen)嘴，每秒能(neng)夠噴(pen)出(chu)15億滴(di)墨滴(di)，具有(you)(you)1200x1200 DPI的(de)(de)原(yuan)始分辨率(lv)，出(chu)色的(de)(de)可靠(kao)性和(he)雙向(xiang)單程打(da)印，可以快速3D打(da)印復雜(za)的(de)(de)金(jin)(jin)屬零件，堆積效率(lv)可達12,000cm3/小時(shi)，每天多達10,000個(ge)(ge)零件。

單程(cheng)粘合劑(ji)噴射金屬3D打印(yin)技術原理

在Single Pass Jetting?（SPJ）的支持下，Production System?具(ju)有雙(shuang)向3D打印功能，移動(dong)一(yi)(yi)次，即可打印一(yi)(yi)次，不浪費一(yi)(yi)遍路程。具(ju)體工作(zuo)流程如下

△視頻：單程粘合劑噴(pen)射金屬3D打(da)印技術(shu)工藝原(yuan)理

①3D打(da)印。對于雙向單(dan)程3D打(da)印，每次打(da)印遍及整個構建區域，都將應用(yong)打(da)印過程的所有(you)步驟(zou)（粉(fen)末沉積、鋪展、壓實(shi)、彈(dan)道抑(yi)制ballistic suppression、和(he)(he)粘(zhan)合劑(ji)噴(pen)射）。一層(ceng)一層(ceng)地(di)沉積金屬粉(fen)末和(he)(he)粘(zhan)合劑(ji)，直(zhi)到整個構建體被零件部分和(he)(he)周圍的散(san)裝粉(fen)末填(tian)滿為止。

②脫粉(fen)(fen)。構建(jian)完成(cheng)后(hou)，將移除構建(jian)箱，并用新箱子替(ti)換下(xia)一(yi)個構建(jian)。完整的成(cheng)型箱被移至清粉(fen)(fen)工位，在(zai)那里去除粉(fen)(fen)末，并準備燒結零件。

③燒結。脫粉的(de)零件裝入(ru)工業爐中，在那里將加熱到接近(jin)熔(rong)化的(de)溫度。除(chu)去剩余的(de)粘合劑(ji)，使金屬顆(ke)粒融合在一起，并使零件致密。

高(gao)速打(da)印(yin)：借助(zhu)Production System的(de)雙向單程Single Pass Jetting?打(da)印(yin)技術，每(mei)天最多(duo)可進行10,000個零件(jian)的(de)3D打(da)印(yin)，每(mei)次構建零件(jian)，實(shi)現比傳統SLM激光(guang)粉末(mo)床的(de)打(da)印(yin)速度高(gao)100倍，最大限(xian)度地(di)提高(gao)生產(chan)率。

密集3D嵌套：無(wu)需支撐即(ji)可進行粘合劑噴射3D打印(yin)，這意(yi)味著零(ling)件由松散的(de)粉末支撐，無(wu)需焊接至底板。這使客戶能夠用密集嵌套的(de)零(ling)件填充(chong)構建體(ti)積，從而有(you)效地交付高吞(tun)吐量的(de)打印(yin)。

一流的可(ke)重復性：通(tong)過防彈(dan)技術，打印(yin)頭冗余(yu)和實(shi)時光學打印(yin)床檢查(cha)，提供了強(qiang)大(da)的可(ke)重復性。意味著您可(ke)以放(fang)心打印(yin)。

⑧Fraunhofer IWS速度提升千倍的CBC金屬3D打印技術

2021年7月，德國研究(jiu)機構Fraunhofer IWS透(tou)露了一種(zhong)(zhong)新式(shi)的(de)(de)3D打(da)印(yin)(yin)系統，這(zhe)套(tao)系統可能(neng)比目前基于振鏡的(de)(de)激(ji)光(guang)制(zhi)造(zao)技術(shu)快"一千倍"。據(ju)悉，這(zhe)種(zhong)(zhong)打(da)印(yin)(yin)裝置(zhi)重(zhong)點在于一個高(gao)功率的(de)(de)13KW "動態光(guang)束激(ji)光(guang)器"，它能(neng)夠迅速產生不同的(de)(de)能(neng)量分布(bu)模(mo)式(shi)，并精確地打(da)印(yin)(yin)出極為(wei)復雜的(de)(de)材料。這(zhe)項突破性技術(shu)最初由以色列(lie)公(gong)司Civan Lasers開發，Fraunhofer IWS用相(xiang)干(gan)光(guang)束來做金屬3D打(da)印(yin)(yin)。這(zhe)種(zhong)(zhong)方(fang)法被(bei)認為(wei)是(shi)高(gao)功率激(ji)光(guang)工藝的(de)(de) “巔峰(feng)"，它涉及(ji)到將(jiang)激(ji)光(guang)分割放大(da)成(cheng)多條相(xiang)干(gan)光(guang)線，然后再將(jiang)它們(men)合并成(cheng)強大(da)的(de)(de)單束。

△一(yi)位工(gong)程師(shi)在德累(lei)斯頓的Fraunhofer IWS安裝(zhuang)耶路(lu)撒冷的 "動態(tai)光束激光"。照片(pian)來自(zi)Fraunhofer IWS

在(zai)Civan Lasers公司(si)的(de)(de)案例中，它們已經開發出一種利用部(bu)分光(guang)(guang)束(shu)的(de)(de)小相位偏移來調制(zhi)能(neng)量(liang)分布模(mo)式的(de)(de)方(fang)法。與(yu)現有(you)的(de)(de)激光(guang)(guang)器相比，動(dong)態光(guang)(guang)束(shu)激光(guang)(guang)器在(zai)光(guang)(guang)束(shu)中心釋放(fang)出大部(bu)分能(neng)量(liang)，因此(ci)能(neng)夠將零件制(zhi)成復(fu)雜的(de)(de) "環 "或"馬蹄 "形狀(zhuang)。從理論上(shang)講，使用光(guang)(guang)束(shu)偏轉光(guang)(guang)學器件或快(kuai)速振鏡已經可以做到這一點，盡管每(mei)次重新調整都需要幾毫秒。然(ran)而，Civan Lasers公司(si)的(de)(de)方(fang)法更快(kuai)，能(neng)夠在(zai)微(wei)秒內調整激光(guang)(guang)的(de)(de)能(neng)量(liang)模(mo)式，因此(ci)它有(you)可能(neng)使動(dong)態光(guang)(guang)束(shu)成形首次用于(yu)工業規模(mo)的(de)(de)金屬3D打印(yin)。據(ju)FraunhoferIWS的(de)(de)AndreasWetzig稱(cheng)，這項(xiang)技術(shu)推動(dong)了金屬3D打印(yin)的(de)(de)極(ji)限(xian)，將會解鎖新的(de)(de)合金材(cai)料在(zai)醫療、電(dian)動(dong)車和航(hang)空航(hang)天領域的(de)(de)廣(guang)泛應用。

△預計(ji)新的 "CIVAN "將在金(jin)屬3D打(da)印中(zhong)開啟(qi)動態(tai)光束(shu)成型。照片來(lai)自Fraunhofer IWS

南(nan)極熊評論(lun)

南(nan)極熊(xiong)認為，盡管從技(ji)術層面(mian)上看(kan)國(guo)外(wai)在(zai)高(gao)(gao)速金屬增(zeng)材制(zhi)造(zao)(zao)領域的(de)技(ji)術理念、設(she)備制(zhi)造(zao)(zao)確實領先我(wo)國(guo)不(bu)少，但我(wo)們(men)也并(bing)不(bu)只是(shi)落(luo)于“眼見他(ta)人(ren)起高(gao)(gao)樓(lou)”的(de)境(jing)地，我(wo)們(men)也有著(zhu)像鉑(bo)力特、華曙高(gao)(gao)科、易加三維等一批受(shou)到國(guo)外(wai)市場認可的(de)佼佼者。中國(guo)制(zhi)造(zao)(zao)業的(de)轉型需要(yao)信心(xin)，中國(guo)智能制(zhi)造(zao)(zao)業的(de)發展(zhan)更需要(yao)耐心(xin)，我(wo)國(guo)增(zeng)材制(zhi)造(zao)(zao)產業當下的(de)規模還遠未發展(zhan)到像國(guo)外(wai)那(nei)般“火并(bing)群雄”的(de)激烈地步(bu)。相反，我(wo)國(guo)在(zai)增(zeng)材制(zhi)造(zao)(zao)材料、設(she)備、技(ji)術、創新理念都還有著(zhu)不(bu)少短(duan)板需要(yao)補齊(qi)，在(zai)增(zeng)材制(zhi)造(zao)(zao)走向產業化的(de)道(dao)路(lu)上還有諸多未成熟的(de)工藝鏈需要(yao)完善。

落后需要追趕，盡管我國并非3D打印技術理(li)念(nian)的(de)(de)(de)“起源地”，但我們(men)有著(zhu)龐(pang)大的(de)(de)(de)市場體量和完備的(de)(de)(de)制造(zao)產業鏈，加之近年(nian)來(lai)國家在(zai)先進制造(zao)產業方面的(de)(de)(de)大力政策扶持(chi)，相信未來(lai)國內也會涌現(xian)出更(geng)多優秀的(de)(de)(de)增(zeng)材制造(zao)企(qi)業能(neng)夠為(wei)中國創(chuang)新“披堅執銳”，亦能(neng)走出國門大殺四方。畢竟在(zai)彎(wan)道超車(che)、后來(lai)居上這(zhe)方面的(de)(de)(de)事，“種花家”沒少干。

（注：該文章(zhang)轉自公眾號“南極熊(xiong)3D打印(yin)”）