不需脫脂燒結(jié)！施樂(lè)電磁噴射金屬3D打印技術(shù)，成本會(huì)大降嗎？

南極熊導(dǎo)讀：全球范圍內(nèi)，目前已經(jīng)出現(xiàn)了不少?lài)娚湫偷慕饘?D打印技術(shù)產(chǎn)品（都標(biāo)榜擁有低成本、高速生產(chǎn)這兩大優(yōu)勢(shì)），例如瑞典Digital Metal粘合劑噴射金屬3D打印機(jī)DM P2500、惠普Metal Jet Printing 噴射金屬3D打印機(jī)、ExOne粘合劑噴射金屬3D打印機(jī)X125PRO、GE Additive粘合劑噴射H2金屬3D打印機(jī)、武漢易制科技粘合劑微滴噴射金屬3D打印機(jī)、Desktop Metal粘結(jié)劑噴射金屬3D打印機(jī)、XJet納米顆粒噴射N(xiāo)PJ金屬3D打印機(jī)等。要想得到最后的金屬零件，他們絕大多數(shù)都有需要“3D打印成型→脫脂→燒結(jié)”這樣的三步曲。

那么問(wèn)題來(lái)了，有沒(méi)有不需要“→脫脂→燒結(jié)”這兩個(gè)步驟，而“3D打印成型”一步完成的低成本高速?lài)娚浣饘?D打印技術(shù)呢？

答案是 有的！



在很多人看來(lái)，2D打印巨頭施樂(lè)公司似乎是不經(jīng)意地進(jìn)入了3D打印行業(yè)——通過(guò)投資一家做液滴金屬3D打印的創(chuàng)業(yè)公司Vader Systems；而不是使用Xerox擅長(zhǎng)的噴墨噴頭、熱敏噴頭，等技術(shù)來(lái)做；不打印聚合物，而是打印金屬。
△Xerox施樂(lè)金屬3D打印機(jī)Polaris看起來(lái)非常簡(jiǎn)潔，像fdm機(jī)器一樣。不需要保護(hù)氣體。液滴尺寸為0.012英寸（300μm）至0.20英寸（500μm），每秒可噴射1000個(gè)液滴。打印輸出最高1磅（0.4千克）/小時(shí)。金屬線(xiàn)材材料價(jià)格，比SLM/EBM一類(lèi)的粉末床金屬3D打印技術(shù)的粉末材料便宜約90％。

△在Formnext2019德國(guó)法蘭克福展會(huì)上，南極熊現(xiàn)場(chǎng)拍攝了施樂(lè)公司的展會(huì)
△施樂(lè)金屬3D打印技術(shù)官方宣傳視頻

Vader Systems公司的創(chuàng)辦者Zack Vader來(lái)自美國(guó)紐約，另一個(gè)創(chuàng)始人是Zack的父親Scott。他們使用磁流體動(dòng)力學(xué)（Magneto Hydro Dynamics，MHD）和液態(tài)金屬?lài)娔�打�。↙iquid Metal Jet Printing，LMJP）合并成一種獨(dú)特的技術(shù)：Magnet-o-Jet。這是一種利用電磁力分散熔融金屬液態(tài)的技術(shù)，非常獨(dú)特，具有原創(chuàng)性。它使用金屬線(xiàn)材作為原料而不是粉末，并通過(guò)磁性控制液態(tài)金屬滴進(jìn)行打印。在陶瓷坩堝中加熱熔化金屬絲成為液態(tài)→利用電磁脈沖將液態(tài)金屬分散成為一個(gè)個(gè)液滴→通過(guò)陶瓷噴嘴噴射出來(lái)。磁場(chǎng)使金屬滴精確移動(dòng)到特定位置，然后堆疊成型。生產(chǎn)的零件精度很高，并具有各向同性的材料特性。

△金屬液滴堆積過(guò)程

△打印出特定形狀的金屬零件

△復(fù)雜的噴頭部位

現(xiàn)有市場(chǎng)上的金屬焊接一類(lèi)的線(xiàn)材，成本比較低，并且應(yīng)用廣泛；通過(guò)獨(dú)特的技術(shù)去打印這些材料，可以成為一種通用的基礎(chǔ)技術(shù)。如果把多個(gè)液體滴金屬打印噴頭排列成為陣列，或者一個(gè)噴頭都可以噴射不同的材料種類(lèi)，應(yīng)用前景就會(huì)更為廣闊。目前，他們支持的材料有幾種鋼（316、718）以及鋁等金屬。
Xerox公司3D打印業(yè)務(wù)的領(lǐng)導(dǎo)者Kevin Lewis對(duì)施樂(lè)金屬技術(shù)的前景感到興奮，他說(shuō)，“我們?cè)诂F(xiàn)在這個(gè)市場(chǎng)環(huán)境下進(jìn)入行業(yè)，是非常正確的；我們已經(jīng)布局了大量的專(zhuān)利，可以讓我們?cè)谶@個(gè)技術(shù)領(lǐng)域保持長(zhǎng)期的競(jìng)爭(zhēng)力。”
△Xerox施樂(lè)液態(tài)金屬3D打印樣件

Vader液滴金屬3D打印技術(shù)之所以被看好，是因?yàn)樗�可以使用低成本的像鋁一樣的普通金屬線(xiàn)材，并且不需要單獨(dú)的燒結(jié)后處理步驟。對(duì)于所有粘合劑噴射金屬3D打印初創(chuàng)企業(yè)而言，燒結(jié)工藝具有非常大的難度：①零件收縮率不均勻，無(wú)法很好地預(yù)測(cè)；
②不同打印件燒結(jié)使用的加熱曲線(xiàn)和工藝，會(huì)因?yàn)榱慵�的幾何形狀、壁厚、尺寸而有所不同�?br /> ③不同材料，燒結(jié)工藝差別也很大。
△Xerox施樂(lè)金屬3D打印機(jī)系統(tǒng)界面

Vader液滴金屬3D打印技術(shù)，避開(kāi)了脫脂、燒結(jié)這種復(fù)雜的工藝過(guò)程，而且還大大降低了成本，所以Xerox決定了將會(huì)持續(xù)加大投入。由于Xerox是全球噴射技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者之一，擅長(zhǎng)把材料噴射打印到精確的位置，所以是這個(gè)技術(shù)非常合適的推動(dòng)者。


并且，施樂(lè)已經(jīng)開(kāi)始使用AI人工智能軟件，其中“ AI技術(shù)”與“基于物理的建�！毕嘟Y(jié)合將幫助改善打印效果并使制造的設(shè)計(jì)更容易。由于其獨(dú)特的技術(shù)，施樂(lè)無(wú)法使用“現(xiàn)成的切片軟件”，在用鋁作為原材料的情況下，實(shí)現(xiàn)30 x 30 x 30cm的打印尺寸。因此，他們正在開(kāi)發(fā)自己可以配套的切片技術(shù)軟件。
△人工智能的3D打印切片軟件

目前，施樂(lè)和RIT Rochester 進(jìn)行合作，研發(fā)銅線(xiàn)材的金屬液滴3D打印工藝，提高打印質(zhì)量、加快打印速度、增加噴頭數(shù)量、支持更多的材料種類(lèi)，目標(biāo)是2020年開(kāi)始發(fā)貨。另外，施樂(lè)還在多個(gè)專(zhuān)業(yè)材料領(lǐng)域?qū)で笊虡I(yè)化的應(yīng)用機(jī)會(huì)；航空航天和汽車(chē)領(lǐng)域的公司，已經(jīng)對(duì)“輕量化設(shè)計(jì)制造鋁合金零件”的應(yīng)用非常感興趣。

技術(shù)非常新，中國(guó)沒(méi)有的