自SLM Solutions正式發(fā)布其下一代12激光金屬3D打印機(jī)之后， Additive Industries以及3D Systems隨即也公布了多激光金屬3D打印機(jī)的研發(fā)進(jìn)程。而多激光的概念早就超越了我們的傳統(tǒng)認(rèn)知，向著5激光、8激光甚至更多數(shù)量發(fā)展。到目前為止，從事該技術(shù)開發(fā)的企業(yè)和機(jī)構(gòu)明確的已有五家。本期，我們一一介紹他們的技術(shù)亮點(diǎn)，并在最后對比國內(nèi)玩家當(dāng)前金屬3D打印機(jī)發(fā)展關(guān)注的重點(diǎn)。

Fraunhofer——5振鏡、可擴(kuò)展的下一代金屬3D打印技術(shù)

弗勞恩霍夫基于粉末床的金屬3D打印技術(shù)新型加工解決方案是其FutureAM項(xiàng)目的一部分。該項(xiàng)目于2017年11月推出，旨在將金屬部件的增材制造加速至少10倍，重點(diǎn)呈現(xiàn)從訂單到完成金屬3D打印組件的數(shù)字和物理增值的整體視圖，目標(biāo)是向增材制造的新一代技術(shù)邁進(jìn)。該項(xiàng)目截至本月結(jié)束，所有課題均取得了技術(shù)上的飛躍。

Fraunhofer多激光系統(tǒng)打印過程

基于此所開發(fā)的原型機(jī)集成了五個(gè)激光掃描系統(tǒng)，其最大制造尺寸為1 m x 0.8 m x 0.5 m。為了提高系統(tǒng)的生產(chǎn)率，F(xiàn)raunhofer采用了掃描振鏡和線性軸系統(tǒng)的同步運(yùn)動(dòng)（也即光學(xué)系統(tǒng)可移動(dòng)），這便為打印尺寸的可擴(kuò)展提供了可能。這也是與其他品牌的產(chǎn)品相比最大的亮點(diǎn)，從此，基于SLM工藝的金屬3D打印技術(shù)的成型尺寸可能不再受限制。

Fraunhofer多激光3D打印的下一代勞斯萊斯發(fā)動(dòng)機(jī)的演示器組件

SLM Solutions——12激光、雙向鋪粉、大層厚燒結(jié)工藝的搭配

SLM Solutions 12激光設(shè)備的上市對于整個(gè)制造業(yè)尤其是金屬增材制造行業(yè)來說無異于一場技術(shù)革命，具有里程碑式的意義，它必將引起一系列的追趕浪潮。配備12臺(tái)1千瓦的激光器和0.6 x0.6 x0.6 mm的成型艙室，新設(shè)備比SLM 280單激光設(shè)備快了20倍；同時(shí)使用光學(xué)變焦等創(chuàng)新技術(shù)、全新優(yōu)化的風(fēng)場艙室設(shè)計(jì)以及成熟的燒結(jié)多孔風(fēng)墻專利技術(shù)，使其能夠達(dá)到最佳的生產(chǎn)效率和穩(wěn)定性。

SLM Solutions 12激光設(shè)備介紹

除了激光數(shù)量的增加，該設(shè)備同時(shí)配備雙向鋪粉和大層厚燒結(jié)工藝，三者的配合無疑會(huì)帶來一場關(guān)于打印速度的革命，使打印速率提高到1000ml/h及以上成為現(xiàn)實(shí)。

為了便于將新設(shè)備集成到工廠和供應(yīng)鏈中，SLM Solutions還將自動(dòng)成型缸替換、自動(dòng)打印開啟以及外部預(yù)熱站和外部除粉站等自動(dòng)化功能集成其中，在提高生產(chǎn)效率和降低人的參與的同時(shí)，使其更加滿足工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展要求。

新設(shè)備打印的大尺寸IN718中框組件，φ560*427.5mm

Velo 3D——8激光、一鍵式校準(zhǔn)、可質(zhì)量追蹤的無支撐SLM解決方案

Velo 3D是業(yè)內(nèi)第一家推出商業(yè)多激光金屬3D打印機(jī)的企業(yè)，這家公司能夠像往常一樣備受關(guān)注，仍然是其解決了該技術(shù)所固有的多個(gè)痛點(diǎn)。配備8臺(tái)1KW的激光器，成型尺寸保持了一貫的光學(xué)設(shè)計(jì)、重復(fù)涂鋪技術(shù)、氣流技術(shù)和計(jì)量系統(tǒng)等體系結(jié)構(gòu)，F(xiàn)low預(yù)處理和Assure質(zhì)量控制軟件也集成在內(nèi)。

Velo3D Sapphire XC 3D打印機(jī)

Velo 3D最亮眼的技術(shù)除了無支撐外，還包括預(yù)檢和自動(dòng)校準(zhǔn)功能，系統(tǒng)在設(shè)備打印前會(huì)對光斑、激光疊加精度、窗口鏡、傳感器等進(jìn)行預(yù)檢和自動(dòng)校準(zhǔn)，在打印過程中也會(huì)時(shí)刻跟蹤每一層的關(guān)鍵參數(shù)，如粉末平整度、熔池?cái)?shù)據(jù)等是否符合規(guī)格。這些措施相比其他品牌極大保證了制造的安全度，同時(shí)降低了操作人員對設(shè)備調(diào)試能力的要求；其質(zhì)量追蹤系統(tǒng)可以逐層提取和跟蹤數(shù)據(jù)，監(jiān)視構(gòu)建過程的任何缺陷，確保生產(chǎn)質(zhì)量，并最終提供詳細(xì)的構(gòu)建報(bào)告。

Sapphire XC配備Velo3D集成化的解決方案

Velo 3D要解決的是一切在生產(chǎn)中遇到的設(shè)備操作、打印失敗、后處理以及后檢測的難點(diǎn)，讓金屬3D打印更方便、更進(jìn)一步、更低成本的落地應(yīng)用。

3D Systems——受美軍方委托開發(fā)世界上最大、最快、最精確的金屬3D打印機(jī)

如標(biāo)題所示，3D Systems在美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室（ARL）作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部處獲得了1500萬美元的機(jī)器開發(fā)合同，所設(shè)計(jì)的金屬3D打印系統(tǒng)配備9臺(tái)激光器，成型尺寸達(dá)到1m x 1m x 0.6 m。美軍方希望將其用于滿足武裝部隊(duì)的彈藥、地面車輛、直升機(jī)和導(dǎo)彈防御需求。

3D Systems大型設(shè)備的關(guān)鍵器件源于其成熟的DMP打印機(jī)技術(shù)

上月，新系統(tǒng)的第一份測試打印已經(jīng)完成。該機(jī)器的光學(xué)系統(tǒng)能夠?yàn)榫排_(tái)激光器中的每一臺(tái)提供單獨(dú)的熔池監(jiān)控系統(tǒng)，從而改善零件質(zhì)量控制。由于采用了幾乎相同的光學(xué)系統(tǒng)，新機(jī)器能夠利用公司現(xiàn)有的材料工藝庫。3D Systems還將六臺(tái)高對比度單鏡頭反光（SLR）攝像機(jī)集成到機(jī)器的構(gòu)建室內(nèi)，從而可以進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)控。除了粉末床圖像外，該系統(tǒng)的固件還可以捕獲傳感器數(shù)據(jù)、位置數(shù)據(jù)和熔池?cái)?shù)據(jù)，并將所有數(shù)據(jù)整理到SQL數(shù)據(jù)庫中，以待全面了解零件質(zhì)量。

3D systems DMP Inspection自動(dòng)執(zhí)行數(shù)據(jù)分析

與傳統(tǒng)的PBF技術(shù)不同，新設(shè)備采用了選擇性粉末沉積工藝，僅通過在需要的地方沉積材料，因此可以減少在打印非常大尺寸零件時(shí)所需要的金屬粉末的用量。與其他品牌的不同之處還包括，新設(shè)備使用真空構(gòu)建室，氧氣含量可保持在25ppm以下，氬氣的消耗大約相當(dāng)于其他類型金屬3D打印機(jī)的十分之一，從而使零件具有較高的化學(xué)純度，顯著降低機(jī)器運(yùn)行期間氬氣的總購買成本，并通過提高粉末的可重復(fù)使用性來節(jié)省總成本。

Additive Industries明年推出10激光金屬3D打印機(jī)

Additive Industries雖被我們提及不多，但它的實(shí)力不容小覷。這家荷蘭3D打印機(jī)制造商在2015年就推出了大型設(shè)備，并在汽車和航空航天獲得應(yīng)用。

近日，該公司公布了其在研產(chǎn)品的研究進(jìn)展，新型metalFAB-600配備10臺(tái)1kW激光器，建造尺寸為0.6 m x 0.6 m x 1 m，打印速度可以達(dá)到1000ml/h。新打印機(jī)還將實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵生產(chǎn)流程的自動(dòng)化，如粉末處理、激光對準(zhǔn)和校準(zhǔn)，以最大程度地提高機(jī)器產(chǎn)能。

Additive Industries上一代metalFAB1 打印機(jī)

metalFAB-600將于2021年底正式推出，主要面向傳統(tǒng)的鑄造和機(jī)械加工行業(yè)。

END

從五家企業(yè)/機(jī)構(gòu)推出的新一代金屬粉末床激光熔融設(shè)備來看，成型尺寸多聚焦在600mm左右，相比此前多流行的400mm，可謂上升一代。此外，新一代的叫法，還體現(xiàn)在激光數(shù)量的增加。從單激光、雙激光、四激光，如今的產(chǎn)品突破了人們對金屬3D打印機(jī)（SLM）設(shè)計(jì)極限和制造極限的認(rèn)知。

相比于國外玩家把研發(fā)重點(diǎn)放在增加激光數(shù)量、提高效率上，國內(nèi)廠商則更多傾向把設(shè)備做大，通過增加激光數(shù)量來提高制造效率還并未成為國內(nèi)玩家的關(guān)注焦點(diǎn)，依賴質(zhì)量追蹤手段來擺脫技術(shù)落地應(yīng)用痛點(diǎn)的努力也稍顯不足。

在粉末床激光熔融系統(tǒng)中，大型組件的質(zhì)量保證至關(guān)重要，任何制造失敗都會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，而集成化的解決方案已經(jīng)證明可以生產(chǎn)出更高產(chǎn)量的高質(zhì)量零件。在此之后的很長一段時(shí)間內(nèi)，國內(nèi)可能還會(huì)繼續(xù)追趕國外同類技術(shù)。