今年2月，美國Desktop metal公司推出適合辦公室的金屬增材制造系統（Studio System 2），該設備適用于小批量、預生產和最終應用。Studio System 2加工流程基于公司的材料擠出技術（Material Extrusion，MEX），也稱為結合金屬沉積（BMD）。

在加工過程中，Studio System 2無需使用溶劑，避免了早期系統所需的脫脂流程。全新的材料配方允許零件直接從打印設備轉移到熔爐中。正如Desktop metal公司首席執(zhí)行官兼聯合創(chuàng)始人Ric Fulop所說：“隨著增材制造在全球范圍內推廣，Desktop metal公司的這項創(chuàng)新技術能更好地與傳統制造工藝相競爭?！?/p>

■Studio System 2緊湊的設計適合辦公室打印

8月4日，Desktop metal公司對Studio System 2金屬增材制造系統使用鈦合金Ti6Al4V進行了認證，并計劃于2021年9月正式向市場供貨Ti6Al4V。如果一切順利，Desktop metal有望成為全球首家將Ti6Al4V材料商業(yè)化用于熔絲制造（FFF）金屬增材制造的公司。

Ti6Al4V具有高抗拉強度、耐腐蝕性和生物相容性的特點，是目前應用最廣泛的鈦合金材料。同時，Ti6Al4V憑借高強度重量比成為航空航天、汽車、石油和天然氣等行業(yè)高性能生產應用的理想材料。此外，Ti6Al4V的生物相容性使其還能在醫(yī)療應用中有廣闊的應用空間，例如手術設備和植入物。

在Studio System 2推出之后，Desktop metal公司就通過其生產了具備足夠機械性能的Ti64材料零件。其中的拉伸性能包括730 MPa屈服強度、845 MPa極限拉伸強度和17%伸長率。這些機械性能表現超過了ASTM F2885-17標準為金屬注射成型（MIM）外科植入物應用設定。

使用Ti6Al4V材料金屬打印案例

機器支架
最近設計了一種機器支架，使用陀螺晶格填充物和鈦代替17-4PH不銹鋼，以減輕重量和材料，同時保持所需的功能強度和剛度。由于支架的復雜性，使用傳統制造工藝不可能產生最終的幾何形狀。在Studio System 2上用Ti6Al4V增材制造新設計，最終將零件重量減少了 59%。

■在 Studio System 2 上制作的電動機支架

望遠鏡對焦環(huán)

小型望遠鏡聚焦環(huán)將鏡頭固定在移動望遠鏡上，該望遠鏡具有多個用于定位和聚焦鏡頭的電機。增材制造的鈦環(huán)可確保所有部件重量輕，允許使用更小的電機并減少部件磨損和組裝總成本。

通常，像這種部件都是小批量生產，如果使用傳統制造工藝則需要投資昂貴的工具或定制夾具。Studio System 2可以在24小時內制作出6個對焦環(huán)，實現了成本節(jié)省和高效生產的雙重目標。

無人機耦合件

無人機聯軸器用于將兩個組件固定在無人機框架上。無人機制造的主要挑戰(zhàn)之一是電池壽命，并取決于無人機自身的重量。生產鈦合金聯軸器可以顯著減輕整體重量，同時保持無人機框架所需的結構完整性。

經過測試，Studio System 2可以每周小批量生產15-25個零件，然后再將其投入批量生產，在小批量生產中無需任何工具或機加工。

■從左到右：在Studio System 2上使用鈦合金增材制造的無人機聯軸器、燃料噴射器噴嘴和望遠鏡聚焦環(huán)

噴油嘴

燃料噴射器噴嘴對于航空航天工業(yè)的安全和可靠運行至關重要，其作用是負責將燃料噴射到燃燒器中以實現推進。該部件特有的內部通道可提高燃燒器性能，但使用傳統制造工藝難以制造。

鈦是噴油嘴的重要材料，因為噴嘴需要承受極端高溫和壓力，同時還要保持輕巧。使用 Studio System 2，工程師可在幾天內測試不同的噴嘴設計，并在不到24小時內就打印出四個版本的噴嘴樣件。

Privateer Space是一家專注于監(jiān)測和清理太空垃圾的新衛(wèi)星公司。在Studio System 2的幫助下，該公司團隊將能夠實現為衛(wèi)星設計和發(fā)射鋪平道路所需的經濟實惠和輕量化的能力。通過與Desktop metal的合作，Privateer Space也加速了太空創(chuàng)新。

#  延伸閱讀  #

熔絲制造（FFF）
熔絲制造也稱熔融沉積制造（FDM），是熱塑性聚合物最常用的3D打印技術之一。在FFF工藝中，將熱塑性長絲送入加熱噴頭中熔化或液化，然后擠出并沉積在構建模型基板上。當熔融材料沉積時，臺架在水平x-y平面內移動噴頭。在完成x-y平面中的沉積后，加熱底板垂直移動（z軸）。沉積層固化并與相鄰層粘合/焊接，形成所需的3D幾何形狀。

金屬注射成型（metal Injection Molding）
金屬注射成形是一種從塑料注射成形行業(yè)中引伸來的新型粉末冶金近凈成形技術。塑料注射成形技術可以用低廉的價格生產各種復雜形狀的制品，但缺點是制品強度不高，為了改善其性能，在塑料中添加金屬或陶瓷粉末以得到強度較高、耐磨性好的制品。

近年來，這種工藝方法已發(fā)展成最大限度地提高固體粒子含量，在隨后的燒結過程中完全除去粘結劑并使成形坯致密化。這種新的粉末冶金成形方法稱為金屬注射成形。金屬注射成型產品由于形狀復雜，燒結收縮大，大部分產品燒結完成后仍需燒結后處理，包括整形、熱處理（滲碳、滲氮、碳一氮共滲等），表面處理（精磨、離子氮化、電鍍、噴丸硬化等）等。