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(qi)文章總結了現有8種的高速金屬(shu)3D打印技(ji)術或(huo)設備，從(cong)這(zhe)些(xie)案例中可以預見(jian)，大(da)尺(chi)寸、高產量將會成為未來金屬(shu)3D打印的主流方向之一。

①VulcanForms公司的150激光束金屬3D打印機

VulcanForms公(gong)(gong)司是國外一家依托于麻省(sheng)理(li)工(gong)學(xue)院建立(li)的(de)(de)(de)初創公(gong)(gong)司，由哈特博士和他的(de)(de)(de)一個研究生馬(ma)丁-費爾德曼在2015年創立(li)，其3D打印(yin)(yin)制造工(gong)廠位于馬(ma)薩諸塞州德文斯。該公(gong)(gong)司追求一種全新(xin)的(de)(de)(de)3D打印(yin)(yin)方(fang)法，即(ji)使用比現(xian)有(you)系統多很多的(de)(de)(de)激光束(shu)陣列，以解(jie)決現(xian)有(you)金屬3D打印(yin)(yin)的(de)(de)(de)速度慢、成本過高(gao)和制造缺陷(xian)多的(de)(de)(de)三大問題點。

南極熊獲悉，VulcanForms開發的3D打(da)印(yin)機高20英尺，重(zhong)6萬磅，代表著3D打(da)印(yin)的技術前沿。每臺3D打(da)印(yin)機都(dou)具有150道激光(guang)束(shu)，每個系統最(zui)多可(ke)提供100千瓦粉(fen)末(mo)床(chuang)的激光(guang)功率，是一般系統的100倍(bei)（最(zui)高可(ke)提升250倍(bei)）。現在(zai)德(de)文斯的工廠已經(jing)裝(zhuang)配(pei)了六臺巨型打(da)印(yin)機，預(yu)計到(dao)明年(nian)將會增(zeng)加到(dao)20臺。此外，該(gai)公司(si)現在(zai)已經(jing)籌集了3.55億美元的風險資金。員工數量在(zai)過去一年(nian)里(li)增(zeng)加了六倍(bei)，達到(dao)360人，他們來自(zi)通用電氣和惠普公司(si)等(deng)主(zhu)要制造商以及谷(gu)歌和歐特克等(deng)科技公司(si)。

△VulcanForms的三維(wei)打印(yin)使用(yong)了比其他系統更多的激(ji)光束陣列

△制造流程

值得一提(ti)的(de)是(shi)，這些機(ji)器(qi)可以打印鈦和其(qi)他材料，整(zheng)體(ti)結構是(shi)密封的(de)，里面的(de)氣氛保護采用的(de)是(shi)氬(ya)氣，這是(shi)反應性(xing)最低的(de)氣體(ti)之(zhi)一，能夠減(jian)少導致零件缺陷和雜質的(de)產生。現在(zai)，它(ta)們能為包括航空航天、半導體(ti)、國防和醫(yi)療植(zhi)入物等領(ling)域在(zai)內的(de)企業客戶(hu)制(zhi)造高科技部件。

②Seurat 200萬激光(guang)點的金屬“區域3D打印(yin)”技術

自2015年成立以來，Seurat公(gong)司一直致力于開發“區域打(da)(da)印(yin)工藝”，并打(da)(da)算推廣給汽車(che)、消費(fei)技(ji)術(shu)和工業客戶。該公(gong)司的專利"金屬(shu)區域打(da)(da)印(yin)技(ji)術(shu)"緣起于勞倫斯·利弗莫爾國(guo)家實驗室(shi)(LLNL)，是通過將(jiang)200多萬個激(ji)光點聚焦到金屬(shu)粉末床上，實現快速打(da)(da)印(yin)最終用途(tu)的部(bu)件(jian)(jian)。這項技(ji)術(shu)的生產力遠遠超過任(ren)何(he)現有金屬(shu)3D打(da)(da)印(yin)技(ji)術(shu)。它的打(da)(da)印(yin)速度甚至(zhi)高于電弧(hu)熔絲，但它保持了激(ji)光粉末床熔融的精(jing)度和分辨率，并有可能進一步提高表面質(zhi)量和零件(jian)(jian)的靈(ling)活性(xing)。

在(zai)(zai)汽車領域(yu)，Seurat公司認為他(ta)們(men)的(de)技(ji)(ji)術(shu)可(ke)用于生(sheng)產(chan)汽車備件(jian)(jian)和(he)下一(yi)代(dai)電(dian)動汽車的(de)原型(xing)部件(jian)(jian)。同(tong)時，這(zhe)(zhe)項技(ji)(ji)術(shu)因為具有可(ke)擴展性和(he)無(wu)飛(fei)濺性，可(ke)以成(cheng)為生(sheng)產(chan)工(gong)業應用大尺寸(cun)部件(jian)(jian)的(de)理想選擇。Seurat的(de)區域(yu)打印技(ji)(ji)術(shu)突(tu)(tu)破了每(mei)個(ge)(ge)零件(jian)(jian)成(cheng)本的(de)現(xian)有障礙，他(ta)們(men)的(de)第(di)一(yi)代(dai)系(xi)統與今天的(de)增(zeng)材制造(zao)(zao)技(ji)(ji)術(shu)相比，已經可(ke)以降低(di)50%的(de)成(cheng)本。而且將進(jin)一(yi)步提(ti)高效(xiao)(xiao)率，未來(lai)幾代(dai)機器(qi)的(de)目(mu)標是在(zai)(zai)2030年(nian)擊敗(bai)傳統壓(ya)鑄工(gong)藝的(de)制造(zao)(zao)成(cheng)本，這(zhe)(zhe)將標志(zhi)著(zhu)增(zeng)材制造(zao)(zao)作為一(yi)種主流(liu)技(ji)(ji)術(shu)的(de)突(tu)(tu)破。憑(ping)借(jie)著(zhu)這(zhe)(zhe)項高生(sheng)產(chan)效(xiao)(xiao)率的(de)技(ji)(ji)術(shu)，Seurat在(zai)(zai)今年(nian)7月獲得了4100萬美元(yuan)(yuan)（約2.65億(yi)元(yuan)(yuan)人民幣）的(de)B輪融資(zi)，由投資(zi)公司Capricorn基金領投。然而，這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)工(gong)藝盡管已經開發了至少六年(nian)，在(zai)(zai)2017年(nian)獲得了專利，但目(mu)前還未實(shi)現(xian)商(shang)業化(hua)。

△Seurat 200萬個激光的“區域打印工藝”，可(ke)以打印金屬(shu)件(jian)

在技術(shu)原理上(shang)，Seurat的(de)這種新技術(shu)不是增(zeng)加激光(guang)(guang)(guang)源的(de)數量，而是使用一(yi)(yi)種全新的(de)光(guang)(guang)(guang)束處理方(fang)(fang)法來(lai)增(zeng)加每次(ci)的(de)熔化量。常(chang)規的(de)金(jin)屬(shu)增(zeng)材制造系(xi)(xi)統的(de)光(guang)(guang)(guang)斑(ban)直(zhi)徑為100微(wei)(wei)(wei)米(mi)(mi)，對于單激光(guang)(guang)(guang)系(xi)(xi)統，就是使用直(zhi)徑100微(wei)(wei)(wei)米(mi)(mi)的(de)激光(guang)(guang)(guang)進行掃描打(da)印。而Seurat系(xi)(xi)統將200萬個激光(guang)(guang)(guang)點射向15平方(fang)(fang)毫(hao)米(mi)(mi)的(de)方(fang)(fang)形區(qu)域，每個光(guang)(guang)(guang)點的(de)直(zhi)徑大(da)約為10微(wei)(wei)(wei)米(mi)(mi)，也就是說(shuo)一(yi)(yi)次(ci)打(da)印一(yi)(yi)個區(qu)域。

南極熊剖析(xi)一下，可(ke)能你會更容易(yi)理解這個技術的厲害之處：

* 在(zai)激光(guang)打印照射效率(lv)上，Seurat的(de)光(guang)斑(ban)面(mian)(mian)積相當于15平(ping)方毫米(mi)，而常規單激光(guang)100微米(mi)直徑(jing)的(de)光(guang)斑(ban)面(mian)(mian)積僅僅為(wei)0.0078平(ping)方毫米(mi)，兩者(zhe)相差近1000倍(bei)，也就是說最多可以實現(xian)單激光(guang)系(xi)統1000倍(bei)以上的(de)熔融效率(lv)；

* 在激(ji)光打印精(jing)度(du)分辨率上，Seurat的精(jing)度(du)卻能達(da)到(dao)傳統(tong)單(dan)激(ji)光的10倍。

③SPEE3D高速低成本的冷噴涂金屬3D打印技術

SPEE3D是一家來自澳(ao)大利亞(ya)的冷噴3D打(da)(da)印(yin)機制造商，其獨有(you)的冷噴專利增材制造技術(shu)打(da)(da)印(yin)金(jin)屬(shu)(shu)零件的速度要以比傳(chuan)統金(jin)屬(shu)(shu)3D打(da)(da)印(yin)方法快100至(zhi)1000倍。據稱，這項技術(shu)也是唯一能夠(gou)按需打(da)(da)印(yin)金(jin)屬(shu)(shu)零件的工藝之一，其成(cheng)本比傳(chuan)統制造更具競爭力，在國(guo)防(fang)、火箭(jian)、海洋等領域都有(you)著廣闊的應用前景。

冷噴技術不依靠(kao)激光或其他熱能(neng)(neng)來源，而是利用(yong)(yong)動能(neng)(neng)，通過(guo)高速壓縮(suo)的(de)(de)氣(qi)流將(jiang)金(jin)屬(shu)粉末(mo)噴到基體上。這給了(le)(le)材料足(zu)夠(gou)的(de)(de)能(neng)(neng)量，使其變形(xing)并(bing)與下面的(de)(de)固體零件(jian)結(jie)合，形(xing)成額外(wai)包覆層(ceng)。SPEE3D公(gong)司(si)在(zai)2019年(nian)和(he)2021年(nian)被澳大利亞(ya)皇家海軍(jun)兩次選(xuan)中，測試金(jin)屬(shu)3D打印技術在(zai)國防上的(de)(de)應用(yong)(yong)潛力。該公(gong)司(si)的(de)(de)WarpSPEE3D能(neng)(neng)夠(gou)在(zai)惡劣的(de)(de)環境(jing)條件(jian)下運輸和(he)卸載，并(bing)在(zai)30分(fen)鐘內投入(ru)使用(yong)(yong)。據了(le)(le)解，它能(neng)(neng)夠(gou)以每分(fen)鐘100克的(de)(de)速度打印重量達40公(gong)斤(jin)的(de)(de)大型金(jin)屬(shu)零件(jian)。除了(le)(le)國防應用(yong)(yong)，SPEE3D的(de)(de)冷噴技術在(zai)火箭發動機(ji)部件(jian)制造方面同樣有(you)著優秀表(biao)現(xian)：在(zai)短短三個(ge)小時內就生產了(le)(le)一個(ge)17.9公(gong)斤(jin)的(de)(de)銅(tong)制火箭噴嘴(zui)襯(chen)墊，成本不到1000美元。

△澳大利(li)亞陸軍正在準備WarpSPEE3D打印機的操作。照(zhao)片來自澳大利(li)亞陸軍

△SPEE3D的金屬3D打(da)印機。圖片(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(shi)一(yi)家隸屬(shu)于飛利浦(pu)服務公司的子(zi)企業(ye)，是(shi)工業(ye)金屬(shu)3D打印(yin)解決方案的領先供應(ying)商。它們獨有的電子(zi)束定向(xiang)能量沉積增材制造(EBAM?)工藝，是(shi)世(shi)界上可實現(xian)大型(xing)金屬(shu)零件最快速成形的3D打印(yin)工藝之一(yi)。

△電子(zi)束(shu)金屬沉(chen)積(ji)3D打(da)印技(ji)術，受到美國總(zong)統拜登(deng)的關注

在2022年1月份宣(xuan)布將向(xiang)土耳(er)其(qi)航(hang)空(kong)航(hang)天工業(ye)(TAI)交付世界(jie)上最大的電(dian)子(zi)束定向(xiang)能(neng)沉積(DED) 3D打印機(ji)——定制的300系(xi)列電(dian)子(zi)束增材制造(zao)(EBAM?)系(xi)統后(hou)，Sciaky公司在5個月后(hou)宣(xuan)布他們的EBAM工藝已率(lv)(lv)先實現(xian)每小時(shi)超過(guo)40磅(bang)（18.14公斤）的沉積速率(lv)(lv)，這一記錄是在位(wei)于法國(guo)的圣埃克蘇(su)佩(pei)里技(ji)術研(yan)究(jiu)所(suo)(IRT)，為(wei)航(hang)空(kong)金屬(shu)先進材料 (MAMA)項(xiang)目打印金屬(shu)零(ling)件的時(shi)候完(wan)成(cheng)的。

該(gai)公司的(de)(de)(de)EBAM技術可擴展性(xing)非常廣(guang)，3D打(da)(da)印金屬(shu)零(ling)件(jian)的(de)(de)(de)尺寸(cun)可以長達(da)19英(ying)尺（6米）。通(tong)過(guo)層間實時(shi)成(cheng)像和(he)(he)傳感(gan)系統，實現(xian)很好的(de)(de)(de)質量控(kong)(kong)制(zhi)和(he)(he)反饋(kui)。這是(shi)金屬(shu)3D打(da)(da)印市場上(shang)，少有的(de)(de)(de)能夠(gou)以精確和(he)(he)可重(zhong)復性(xing)的(de)(de)(de)方式，實現(xian)實時(shi)反饋(kui)、自適應(ying)的(de)(de)(de)金屬(shu)沉(chen)積控(kong)(kong)制(zhi)系統。同時(shi)，該(gai)公司還為(wei)航空(kong)航天、國防、汽車、醫療保(bao)健(jian)，和(he)(he)其他制(zhi)造行業(ye)提供行業(ye)領先的(de)(de)(de)電子束(EB)和(he)(he)先進的(de)(de)(de)弧焊系統，以及世(shi)界上(shang)最強大的(de)(de)(de)EB車間焊接(jie)服務。焊接(jie)設備符合歐洲軍標，可制(zhi)造機(ji)(ji)身、起落(luo)架、噴氣發動機(ji)(ji)、導彈和(he)(he)車輛零(ling)件(jian)等物品(pin)。

△采用Sciaky特有的EBAM工藝，為(wei)MAMA項目進行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)(nian)10月(yue)，弗勞(lao)恩霍夫激光技術研究所（ILT）和總部位于(yu)德國(guo)的(de)(de)(de)工(gong)程公司Ponticon聯手推出(chu)了一項ILT專利的(de)(de)(de)超(chao)高速激光材料沉(chen)積（EHLA）新型(xing)3D打印(yin)技術。EHLA技術最初開(kai)發于(yu)2017年(nian)(nian)，是(shi)(shi)ILT對大批(pi)量定向能量沉(chen)積（或稱DED）的(de)(de)(de)嘗試(shi)。它(ta)最初是(shi)(shi)作為一個(ge)模塊化的(de)(de)(de)工(gong)具(ju)頭提(ti)供的(de)(de)(de)，可以集成到門架和機械臂上，同時(shi)進行(xing)材料沉(chen)積和熔化動作。

自EHLA 2017年(nian)發(fa)布以(yi)(yi)來(lai)，這(zhe)兩家合作(zuo)伙伴一(yi)直致力于(yu)開(kai)發(fa)更(geng)(geng)(geng)(geng)適合增材制(zhi)造應用(yong)的(de)新一(yi)代技(ji)(ji)(ji)術版本，并在2019年(nian)完成了第一(yi)個原型——簡稱為"EHLA 3D"。Fraunhofer ILT將這(zhe)項技(ji)(ji)(ji)術描述(shu)為比(bi)傳統堆焊工(gong)藝更(geng)(geng)(geng)(geng)高效(xiao)、更(geng)(geng)(geng)(geng)環(huan)保的(de)替代品。目前，該工(gong)藝可(ke)以(yi)(yi)加工(gong)重(zhong)達25公斤的(de)零(ling)(ling)件(jian)，進料速度最高可(ke)達每分鐘500米，比(bi)其(qi)他激光(guang)材料沉積(ji)技(ji)(ji)(ji)術快250倍。它還可(ke)以(yi)(yi)應用(yong)到更(geng)(geng)(geng)(geng)薄的(de)層結構(gou)上去，僅有25微米，同時實現更(geng)(geng)(geng)(geng)平滑(hua)的(de)零(ling)(ling)件(jian)表面(mian)。FraunhoferILT打算在過程監控(kong)設計、自動(dong)路徑規劃(hua)工(gong)具和構(gou)建參數細化方面(mian)投入更(geng)(geng)(geng)(geng)多的(de)研究，并表示未來(lai)的(de)升級技(ji)(ji)(ji)術版本將會(hui)提供更(geng)(geng)(geng)(geng)高的(de)構(gou)建速率、更(geng)(geng)(geng)(geng)大的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)和材料多樣(yang)性(xing)以(yi)(yi)及更(geng)(geng)(geng)(geng)高的(de)精度。

△用三種(zhong)不同的粉末材料3D打印Fraunhofer ILT的字(zi)樣，作為(wei)新型高產(chan)的EHLA 3D工藝的示范部(bu)件。照片來(lai)自Fraunhofer ILT。

⑥MELD推出比SLM快十倍(bei)的攪拌摩擦沉積3D打印技術

MELD制(zhi)造公司是(shi)一家位于弗吉尼(ni)(ni)亞州克里斯(si)蒂安斯(si)堡的3D打印技(ji)術開發商(shang)，一直以來(lai)，該公司都(dou)在持(chi)續推(tui)進(jin)金屬摩擦(ca)沉積(ji)工(gong)藝的開發和(he)(he)研究，同(tong)時制(zhi)造基(ji)(ji)于該技(ji)術的3D打印機(ji)。在今(jin)年3月份，MELD公司宣布與弗吉尼(ni)(ni)亞理(li)工(gong)大學開展合作(zuo)，以尋求(qiu)進(jin)一步推(tui)進(jin)其增材制(zhi)造摩擦(ca)沉積(ji)技(ji)術，研究方向包括工(gong)藝基(ji)(ji)礎，如溫(wen)度(du)、材料流動和(he)(he)變形，動態相和(he)(he)微結構演變，以及(ji)異質結構材料的設計和(he)(he)制(zhi)造。

MELD制造(zao)公司擁有十幾項增材(cai)(cai)(cai)制造(zao)攪拌摩(mo)(mo)擦沉積工(gong)藝的(de)專利，與(yu)其他金(jin)(jin)屬(shu)3D打(da)(da)(da)印(yin)(yin)技(ji)(ji)術不(bu)(bu)同的(de)是(shi)(shi)，該技(ji)(ji)術是(shi)(shi)一(yi)個固態(tai)過(guo)(guo)(guo)程，在(zai)低于(yu)熔(rong)化(hua)溫(wen)度的(de)情(qing)況下進行(xing)，往往不(bu)(bu)會(hui)熔(rong)化(hua)打(da)(da)(da)印(yin)(yin)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)。它是(shi)(shi)通過(guo)(guo)(guo)固體進料(liao)(liao)桿（打(da)(da)(da)印(yin)(yin)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)）旋轉(zhuan)(zhuan)接(jie)觸基(ji)材(cai)(cai)(cai)，涂抹并(bing)通過(guo)(guo)(guo)摩(mo)(mo)擦粘在(zai)基(ji)材(cai)(cai)(cai)上(shang)完成(cheng)逐層打(da)(da)(da)印(yin)(yin)，該過(guo)(guo)(guo)程發(fa)生(sheng)塑性變形，但絕(jue)不(bu)(bu)會(hui)熔(rong)化(hua)。快速旋轉(zhuan)(zhuan)的(de)工(gong)具具有加熱材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)作用，并(bing)完成(cheng)塑性變形，使其具有足夠的(de)可塑性。摩(mo)(mo)擦沉積工(gong)藝與(yu)各種金(jin)(jin)屬(shu)兼(jian)容，如鋁、鈦(tai)、鋼和鎳(nie)基(ji)超合金(jin)(jin)。MELD的(de)3D打(da)(da)(da)印(yin)(yin)應用主(zhu)要是(shi)(shi)在(zai)國防領(ling)域，包括零件涂層、部件維(wei)修(xiu)、金(jin)(jin)屬(shu)連接(jie)和定制金(jin)(jin)屬(shu)基(ji)復合材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)坯料(liao)(liao)。據(ju)MELD稱(cheng)，增材(cai)(cai)(cai)攪拌摩(mo)(mo)擦沉積技(ji)(ji)術能(neng)夠以前所(suo)未(wei)有的(de)規模生(sheng)產大型(xing)金(jin)(jin)屬(shu)零件，它不(bu)(bu)限(xian)于(yu)小型(xing)粉(fen)末床或真空(kong)系(xi)統，是(shi)(shi)一(yi)種可以在(zai)開(kai)放的(de)大氣(qi)環境(jing)下實施的(de)工(gong)藝，不(bu)(bu)受操(cao)作環境(jing)或材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)表面(mian)條件的(de)限(xian)制，并(bing)且(qie)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)沉積速度比粉(fen)末床熔(rong)融(rong)等工(gong)藝快十倍以上(shang)。

△MELD的專利(li)增材制造攪拌摩(mo)擦沉積(ji)技術(shu)。照片來(lai)自(zi)MELD制造。

△前沿作戰基地的MELD增材制造(zao)維修概念圖。圖片來(lai)自MELD制造(zao)公司(si)

⑦Desktop Metal粘結劑噴射金屬3D打印技術

Desktop Metal在2021年10月(yue)斥資(zi)5.75億美元收購(gou)其主(zhu)要競爭對(dui)手(shou)(shou)粘合(he)劑(ji)噴射(she)3D打(da)印機制(zhi)造(zao)商ExOne，一躍成(cheng)為(wei)金屬(shu)(shu)粘合(he)劑(ji)噴射(she)3D打(da)印領域難覓敵手(shou)(shou)的(de)(de)頭(tou)號霸主(zhu)。ExOne公司多年來致力于開發可(ke)控氛圍(wei)（有(you)時也(ye)稱為(wei)惰(duo)性或化學(xue)惰(duo)性）的(de)(de)粘合(he)劑(ji)噴射(she)3D打(da)印技術，用于打(da)印活性粉末。目前，其粘合(he)劑(ji)噴射(she)3D打(da)印技術能夠(gou)處理(li)包(bao)括金屬(shu)(shu)、陶(tao)瓷和復(fu)合(he)材(cai)料在內的(de)(de)幾乎所有(you)類(lei)型粉末。

使用粘合(he)劑(ji)噴射binder jetting和(he)單程噴墨技術single-pass inkjet technology的(de)的(de)3D打(da)印(yin)(yin)機Production System?，可(ke)能是進行大規(gui)模(mo)3D打(da)印(yin)(yin)金(jin)屬零件(jian)的(de)最(zui)快(kuai)方法(fa)。具有最(zui)先進的(de)打(da)印(yin)(yin)噴頭，上面(mian)有16384個噴嘴(zui)，每秒能夠噴出15億滴墨滴，具有1200x1200 DPI的(de)原始分辨率，出色的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)雙向單程打(da)印(yin)(yin)，可(ke)以(yi)快(kuai)速3D打(da)印(yin)(yin)復雜的(de)金(jin)屬零件(jian)，堆積(ji)效率可(ke)達(da)12,000cm3/小時，每天多達(da)10,000個零件(jian)。

單程粘(zhan)合劑噴射(she)金屬3D打印(yin)技術原理

在Single Pass Jetting?（SPJ）的支持下，Production System?具有雙向3D打(da)印功(gong)能，移動一次，即可打(da)印一次，不(bu)浪費一遍路程。具體工作流程如(ru)下

△視頻：單程粘合劑噴射金(jin)屬(shu)3D打印(yin)技術工藝原理

①3D打(da)印(yin)。對于雙向單程3D打(da)印(yin)，每(mei)次打(da)印(yin)遍及整(zheng)個(ge)構建區域，都將應用打(da)印(yin)過程的(de)所有步驟（粉(fen)(fen)末沉積、鋪展、壓實、彈(dan)道抑制ballistic suppression、和(he)粘合(he)劑噴射(she)）。一(yi)層一(yi)層地沉積金屬(shu)粉(fen)(fen)末和(he)粘合(he)劑，直到整(zheng)個(ge)構建體被零件部分(fen)和(he)周圍的(de)散裝粉(fen)(fen)末填滿(man)為止。

②脫粉。構(gou)(gou)建完(wan)成后，將移(yi)除構(gou)(gou)建箱(xiang)(xiang)，并(bing)用新箱(xiang)(xiang)子替(ti)換下一個構(gou)(gou)建。完(wan)整的成型箱(xiang)(xiang)被(bei)移(yi)至清粉工位(wei)，在那里去除粉末，并(bing)準備燒結零(ling)件。

③燒結。脫粉的(de)(de)零(ling)(ling)件裝入工(gong)業爐中(zhong)，在那里將加熱(re)到接近(jin)熔(rong)化的(de)(de)溫度。除去剩余的(de)(de)粘合劑(ji)，使(shi)金(jin)屬顆粒融合在一起，并(bing)使(shi)零(ling)(ling)件致密。

高速打(da)(da)(da)印：借助Production System的雙(shuang)向(xiang)單程Single Pass Jetting?打(da)(da)(da)印技(ji)術(shu)，每天最(zui)多可進行(xing)10,000個零件的3D打(da)(da)(da)印，每次(ci)構建零件，實現比傳統(tong)SLM激光粉末(mo)床的打(da)(da)(da)印速度(du)高100倍，最(zui)大限(xian)度(du)地提高生產率。

密(mi)集3D嵌套：無(wu)需支撐(cheng)即可進行粘合(he)劑(ji)噴(pen)射(she)3D打印(yin)，這意味著零(ling)件由松散的(de)(de)粉(fen)末支撐(cheng)，無(wu)需焊接(jie)至底板。這使客戶能夠(gou)用密(mi)集嵌套的(de)(de)零(ling)件填(tian)充構建體(ti)積(ji)，從(cong)而有效(xiao)地交付(fu)高吞吐量的(de)(de)打印(yin)。

一流的可(ke)(ke)重復性：通過防彈技術，打(da)印頭冗(rong)余和實時光(guang)學打(da)印床(chuang)檢查，提(ti)供(gong)了強大的可(ke)(ke)重復性。意味著您可(ke)(ke)以(yi)放心打(da)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(ji)構Fraunhofer IWS透(tou)露了一(yi)(yi)種新(xin)式的(de)3D打(da)印系統(tong)，這(zhe)(zhe)套系統(tong)可能比目(mu)前基于(yu)振鏡的(de)激光(guang)制造(zao)技(ji)術快(kuai)"一(yi)(yi)千倍"。據悉，這(zhe)(zhe)種打(da)印裝(zhuang)置重點在于(yu)一(yi)(yi)個高功率的(de)13KW "動態光(guang)束激光(guang)器(qi)"，它能夠迅速產生(sheng)不(bu)同的(de)能量分布模式，并精確地打(da)印出(chu)極為復(fu)雜的(de)材料。這(zhe)(zhe)項(xiang)突(tu)破性技(ji)術最初由以色列公(gong)司Civan Lasers開(kai)發，Fraunhofer IWS用相干光(guang)束來做金屬3D打(da)印。這(zhe)(zhe)種方(fang)法被認為是高功率激光(guang)工(gong)藝的(de) “巔(dian)峰"，它涉(she)及到將激光(guang)分割放大成(cheng)多條相干光(guang)線，然后再將它們合并成(cheng)強大的(de)單束。

△一位工程師(shi)在德累(lei)斯頓的(de)Fraunhofer IWS安裝(zhuang)耶路(lu)撒冷的(de) "動態光(guang)(guang)束激(ji)光(guang)(guang)"。照(zhao)片來自Fraunhofer IWS

在Civan Lasers公司的(de)(de)案(an)例中，它(ta)們已經(jing)開(kai)發出一(yi)種(zhong)利用(yong)(yong)部(bu)分光(guang)(guang)束(shu)(shu)(shu)的(de)(de)小相位(wei)偏移來調(diao)制(zhi)能(neng)(neng)量分布(bu)模(mo)(mo)式(shi)的(de)(de)方(fang)法。與現有(you)的(de)(de)激光(guang)(guang)器(qi)相比，動(dong)態光(guang)(guang)束(shu)(shu)(shu)激光(guang)(guang)器(qi)在光(guang)(guang)束(shu)(shu)(shu)中心釋放出大部(bu)分能(neng)(neng)量，因此(ci)能(neng)(neng)夠將零件制(zhi)成復(fu)雜的(de)(de) "環(huan) "或"馬蹄 "形(xing)狀(zhuang)。從理論上(shang)講，使用(yong)(yong)光(guang)(guang)束(shu)(shu)(shu)偏轉光(guang)(guang)學(xue)器(qi)件或快速振鏡已經(jing)可以(yi)做到這一(yi)點，盡(jin)管每次(ci)重新(xin)調(diao)整都(dou)需要幾毫秒。然而，Civan Lasers公司的(de)(de)方(fang)法更(geng)快，能(neng)(neng)夠在微秒內調(diao)整激光(guang)(guang)的(de)(de)能(neng)(neng)量模(mo)(mo)式(shi)，因此(ci)它(ta)有(you)可能(neng)(neng)使動(dong)態光(guang)(guang)束(shu)(shu)(shu)成形(xing)首(shou)次(ci)用(yong)(yong)于工(gong)業規模(mo)(mo)的(de)(de)金屬3D打印(yin)。據FraunhoferIWS的(de)(de)AndreasWetzig稱(cheng)，這項技(ji)術(shu)推動(dong)了(le)金屬3D打印(yin)的(de)(de)極(ji)限，將會解(jie)鎖新(xin)的(de)(de)合(he)金材料在醫療、電動(dong)車和(he)航(hang)空航(hang)天領域的(de)(de)廣泛(fan)應用(yong)(yong)。

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

南極熊評論

南(nan)極熊(xiong)認為，盡(jin)管從技術層面上(shang)看(kan)國(guo)(guo)(guo)外(wai)在(zai)高速金(jin)屬增(zeng)材(cai)制造(zao)領(ling)域的(de)(de)(de)(de)技術理念(nian)、設備制造(zao)確實領(ling)先(xian)我(wo)國(guo)(guo)(guo)不(bu)少(shao)，但我(wo)們也并(bing)不(bu)只(zhi)是落于“眼見他人起高樓(lou)”的(de)(de)(de)(de)境地(di)，我(wo)們也有著(zhu)像鉑力特、華曙高科、易加三維(wei)等一批受到國(guo)(guo)(guo)外(wai)市場認可的(de)(de)(de)(de)佼佼者(zhe)。中國(guo)(guo)(guo)制造(zao)業的(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)型需要(yao)信心，中國(guo)(guo)(guo)智能(neng)制造(zao)業的(de)(de)(de)(de)發(fa)展更需要(yao)耐(nai)心，我(wo)國(guo)(guo)(guo)增(zeng)材(cai)制造(zao)產業當(dang)下的(de)(de)(de)(de)規(gui)模還遠未發(fa)展到像國(guo)(guo)(guo)外(wai)那般“火并(bing)群雄”的(de)(de)(de)(de)激烈地(di)步。相(xiang)反，我(wo)國(guo)(guo)(guo)在(zai)增(zeng)材(cai)制造(zao)材(cai)料(liao)、設備、技術、創新(xin)理念(nian)都(dou)還有著(zhu)不(bu)少(shao)短(duan)板需要(yao)補齊，在(zai)增(zeng)材(cai)制造(zao)走(zou)向產業化的(de)(de)(de)(de)道路上(shang)還有諸多未成熟的(de)(de)(de)(de)工藝鏈需要(yao)完善。

落后(hou)需(xu)要追趕，盡管我國(guo)(guo)并非3D打印(yin)技(ji)術理念的(de)(de)“起源地”，但我們(men)有著龐(pang)大的(de)(de)市場體量和完備的(de)(de)制(zhi)造(zao)產業鏈，加(jia)之近(jin)年(nian)來(lai)國(guo)(guo)家(jia)在先進制(zhi)造(zao)產業方(fang)面的(de)(de)大力政(zheng)策(ce)扶持，相信(xin)未來(lai)國(guo)(guo)內也(ye)會(hui)涌現出更多優秀的(de)(de)增材制(zhi)造(zao)企業能夠(gou)為(wei)中國(guo)(guo)創新“披堅執銳”，亦能走(zou)出國(guo)(guo)門(men)大殺四方(fang)。畢(bi)竟(jing)在彎道超車(che)、后(hou)來(lai)居上這方(fang)面的(de)(de)事，“種(zhong)花(hua)家(jia)”沒少干(gan)。

（注：該文章轉自公眾號“南極熊3D打(da)印”）