3D打（dǎ）印製造金屬器件的工藝路線（xiàn）及新技術
點擊量：821 發布時間：2017-03-30 作者：快猫视频APP下载安装（上海）增材製造技（jì）術有限公司
目前3D打印製造金屬器件的工藝路線主要可以分為以下5種：
1、粉床燒結，其特點是製造接近於100%密度的金屬器件，包括電（diàn）子/激光束選區燒結。代表公司有，Arcam(瑞（ruì）典)，清研智束(天津);EOS(德國)，鉑力特(中（zhōng）國)，華曙高科(中國)，SLMSolutions(德國)，Concept Laser(德國)，Matsuura(日本（běn）)，Realizer(英國)。
2.、粘結燒結，其特點為可以製造（zào）大型器件，直接燒結的（de）產品有較大（dà）的孔隙率，可以通過（guò）後處理滲透提高密度。粘結劑成形後燒結處理。代表（biǎo）公司有Exone(美國)，Hoganas(瑞典)。
3、熔覆（fù）成形，其特點（diǎn）為可以在曲麵成形，實現（xiàn）多功能梯度材料，成形大尺寸器件，並且能夠進行零件的修複。包括粉末/焊絲（sī）熔覆成形。代表（biǎo）公（gōng）司有，Optomec(美國)，BeAM(法（fǎ）國)，DMG(德國),InssTek, Inc(韓國);Sciaky(美國)。
4、超聲冷焊，其特點為可以實現低溫金屬冷焊接（jiē），實現功能性梯度材料（liào）和複合材料，並且可以嵌入傳（chuán）感（gǎn）器等。金屬薄片冷焊成形。代表公司有，Fabrisonic(美國)。
5、 原型鑄造，其特點為可以成（chéng）形大型（xíng）器（qì）件，生（shēng）成效率高，能夠與傳統鑄（zhù）造結合使用。包括砂型/失臘鑄造。代表（biǎo）公司有Exone(美國)，Voxeljet(德國)，峰華卓立(中國)。
新技術看點
1. XJet的納（nà）米材料噴印低溫燒結技術
XJet以強大的宣傳攻勢，獲（huò）得資本市（shì）場和媒（méi）體平台的青（qīng）睞，然而（ér）其（qí）能夠展示的器件依然非常（cháng）的簡單(2.5維)，尺寸很小(~50mm)。因其所使用的納（nà）米（mǐ） “溶液”在（zài）打印完成後具（jù）有更大的收縮（suō）率，製造大尺寸的器件失（shī）敗率會高;同時納米（mǐ）材料的成（chéng）本高昂，也抑製其使用的（de）經濟性。根據該公（gōng）司管理層人（rén）員Ziv所述，目前該（gāi）公（gōng）司的研發集中在材（cái）料（liào）方麵(詳情參考靖哥3D打印 | 第53期 XJet——網紅簡曆分析)。
2. Matter Fab的機械式激光掃描粉床技術
Matter Fab采用粉床燒結技術，隻是采用（yòng）低（dī）廉的機械（xiè）平台替代了激光振鏡係統，在繼2015年5月從GE拿到575萬美金的投資後，就銷（xiāo）聲匿跡了。以機械的方（fāng）式（shì）實現粉床的掃描，從而會造成更大（dà）程度的熱應力集中。製造小器件也許可行，但是距離其宣稱的物美價廉的金屬成形設備中（zhōng）間隔了一個太平洋。
地（dì）緣分（fèn）布
歐洲在金屬3D打印市場（chǎng）占據著重要的地位，特別是德國的公司（sī）在金屬3D打（dǎ）印市（shì）場占據了半壁江山（shān）;美國（guó）企業在（zài）粉床技術上起步相對較晚，主要業務在熔覆成（chéng）形和粘結（jié）劑領（lǐng）域;近年來中國科研院所的技術在（zài）積澱多年後，也孵化出一批優（yōu）秀的企業進入了（le）金屬打（dǎ）印市（shì）場;日韓企業金屬3D打印係統設備商數量相對較少。
發展趨勢（shì）
隨著市場的發展，用戶對於設備規模的需求逐漸向兩（liǎng）極分化。大型尺寸（cùn）的設（shè）備（bèi）麵向的客戶在其應用領域驗證過3D金屬打印設備，對操作具有（yǒu）一定的經驗，加大尺寸能夠提高其效率，進一步降（jiàng）低製造成本;小型尺寸（cùn）的設備麵向的客戶更多為3D金屬打印（yìn）設備的新（xīn）工業用（yòng）戶和科研領域(如新型粉末材料)的用戶，降低價格（gé）會顯著增（zēng）加對這一群體的吸引力。
更大
Exone、Voxeljet這些砂型、粘結燒結技（jì）術（shù）背景的公司表示其銷售增長主要驅動來自大型工業級別設備。
EOS, SLM Solutions, Concept Laser這些激光燒（shāo）結技術背景的公司同樣表示其快速增長驅動來自於多激光束成形設備的銷售。
注：這些（xiē）多（duō）激光束設備是在同（tóng）一個（gè）腔體內使用了多束激光，但是並沒有明確的表明多個激光束可以共同工作（zuò）以成形更（gèng）大尺寸的器件;EOS更是在其設備介紹中明確的（de）表示（shì），多束激光隻是提高工作（zuò）效率，並不能協同工作完成一個大型器件。(可以協同工作顯然是個加分項，沒有公司明確指出，可（kě）以推測，這（zhè）些（xiē）設備中多個激光槍是（shì）無法協同工作的)。因而多束激光束的作用是1+1=2的效果，當然（rán）公用真空（kōng）室會大幅（fú）度降低成本（běn）。
更小
EOS在2015年底推出了M100小型設（shè）備，Realizer 推動“桌麵級”SLM50設備進軍牙科市場。Exone2016年初推出其科研設備Innovent。
競爭（zhēng）分（fèn）析
金屬3D打印在（zài）一定程度上（shàng）正在重現3D Systems和（hé）Stratasys在快速原型領域走過的（de）輝煌，公司銷售（shòu）收入大幅（fú）增加，營收即將扭虧（kuī）為盈，部分較大規模的收購也為行（háng）業注入更多的信心;然而競爭也在（zài）更大的範圍的展開。以激（jī）光熔（róng）融粉（fěn）床技術為背景的各個（gè）公司的業務領域高度重合（hé），區（qū）分度低，而且由於工藝被認為相對簡單，更多的初創公司也選擇（zé）了該技（jì）術領域而進入市場。
而在更大（dà）的範（fàn）疇，是3D金屬打印與傳（chuán）統（tǒng）製造工藝的（de）競（jìng）爭，因而要明確自己專屬的細分市場，符合金（jīn）屬（shǔ）3D打印應用的（de）領域一般具有以下特征：打印器件價值很（hěn）高;差異性強的小批量器件;形狀非常複（fù）雜。
從目前來看，與傳統生產線的融合會拓寬更大的應用領域。
另一方麵，在3D打印領域內部，目睹輕量級選手桌麵3D打印經曆了和經曆著野蠻的（de）價格戰，金屬3D打印設備商也將迎來了更多（duō）初創（chuàng）公司的進入，麵臨著更大的利潤壓力。
對於初創公司而言，與桌麵級別設備初創公司所麵臨的情（qíng）況（kuàng）完全不一樣。在桌麵（miàn）機領（lǐng）域，采用低（dī）價還會吸引部分新的用戶（hù），畢竟也就是幾百塊錢;與20年前開始做金屬（shǔ）3D打印的公司也不一樣，大家還都在同一起跑線;今天隻有產品質（zhì）量達（dá）到準入標準才會被市場接受，畢竟這（zhè）是幾百萬人民幣的買賣(用戶的心理就是，能夠花得起幾百萬的（de）公司，就不在（zài）乎再多花幾百萬買質量靠譜（pǔ）的)。
因此，沒有深厚的技術背景、沒有雄厚的資金支持、沒有強大的銷售網絡的初創公司，做（zuò）金屬3D打印的硬件並非（fēi）明智之舉。
如果一定要進入（rù），一定（dìng）明確自己的細分市場（chǎng）;另外可能的話優選開發尺寸較小的設備，降低客戶和自己的風險。
(僅僅在今（jīn）年11月，就有20個跟3D打印相關的項目在Kickstarter進行眾籌，而諸多公司依然打著低價的招牌，真心心疼投資人的錢;看來有時候最好的投資就是不投資。)
需要解決的問題
就像加州淘金熱一樣，挖金礦的不一（yī）定會成（chéng）為富翁，但是為其服務做牛仔褲的Levi's卻可能（néng）做成品牌。在科研和工程領域，也有很多問題亟待解決，為3D金屬打印設備更好（hǎo）地服務（wù）。
1. 過程監控和實時反饋。
2. 通過控製成形參數控製微觀結構。
3. 粉末（mò）生（shēng）產（chǎn）、回收研究等。
僅就粉末而言，工（gōng）業領域（yù）現在（zài）所加（jiā）工的材（cái）料，液體、固體，所共有的特性都是材料的均一性。而（ér）粉末材料能夠提供的僅僅是統（tǒng）計學上的一個分布。降低成形中粉末的（de）差異性，就會（huì）為金（jīn）屬（shǔ）打印領域降低諸多的不確定性。
總（zǒng）結
金屬3D打印帝國（guó）正在迎來它的輝煌，而各路“諸侯”也在紛爭中發展、壯大（dà）自己的領地（dì）。各個公司的營（yíng）收（shōu）在增加，然而大部分公司依然在虧損，隻是降低了虧損額度;市場在發展中逐漸成熟，也驅動（dòng）著生產設備在應（yīng）用（yòng）上細化，在尺寸（cùn）上逐漸（jiàn）兩極分化，趨向更大和更小（xiǎo）;在快速發展勢頭的誘惑（huò）下，已經建立的公司在擴大業（yè）務，而初創公司也（yě）在大量進入市場，開辟、守住自己的優勢領地（dì），才（cái）能在競爭中存活下來;有時候圍魏救趙或許是更高明的手段。
