EOS 已開發(fā)出無支撐金屬 3D 打印解決方案

導讀：金屬 3D 打印的出現(xiàn)為各個專業(yè)領域提供了新的問題解決方案。根據(jù)Grand View Research所發(fā)布的一項分析報告顯示，2022 年金屬 3D 打印的市場價值已經(jīng)達到 40.6億美元，預計到 2030 年這一市場價值將達到 226億美元，這其中又以直接金屬激光熔化（DMLS）技術的表現(xiàn)最為突出。

DMLS 技術是由EOS公司提出，并于 1994 年獲得專利，目前該工藝現(xiàn)已應用于所有領域，包括航空航天、醫(yī)藥和汽車，它能夠將金屬 3D 打印的優(yōu)勢與性能優(yōu)異且可重復制造的零件相結合。

DMLS 技術與其他增材制造技術一樣，也需要支撐結構（supports）。為了使技術更進一步，從而充分發(fā)揮用戶的潛力，EOS 開發(fā)了一系列解決方案，以實現(xiàn)復雜幾何形狀的金屬 3D 打印，同時大幅減少支撐結構。這是因為去除金屬 3D 打印中的支撐會增加額外的時間、材料成本以及后處理工作量。

△EOSQuad 激光系統(tǒng)上的金屬打印工藝（圖片來源：EOS GmbH）

金屬 3D 打印中有關支撐結構的挑戰(zhàn)

對于現(xiàn)在的大部分DMLS技術用戶，他們必須根據(jù)所需部件添加支撐。這是因為只有這樣才能 3D 打印具有更復雜和詳細設計的幾何圖形。這包括，例如，小于 30 度的懸垂設計、整體橋結構甚至組件中的凹槽。如果沒有支撐結構，所有這些幾何形狀都會變形。

為了應對這一挑戰(zhàn)，研究人員在設計過程中添加了支撐，然后必須在 3D 打印后手動或自動移除。正如我們所看到的，添加支撐對于許多零件來說是必須的，但也帶來了一些成本上的挑戰(zhàn)。因此，在 DMLS 工藝中使用更少數(shù)量的支撐結構進行打印的創(chuàng)新能力為金屬 3D 打印開辟了全新的可能性，并將該技術提升到一個新的水平。

EOS 如何支持其客戶實施無支撐3D 打印

為了能從無支撐 3D 打印的可能性中獲益，需要特別考慮三個因素：流程、工具和適當?shù)膶�業(yè)知識�？紤]到這些方面，EOS 展示了使用葉輪進行無支撐 DMLS 3D 打印的主要示例，由于其復雜的幾何形狀，葉輪通常依賴于支撐結構。特別是每個葉輪由于直徑、葉片或蓋板數(shù)量等特性而存在較大差異，這使得無支撐打印更加復雜。然而，根據(jù) EOS 的說法，重要的是在各個層面廣泛提供必要的知識。

為了能夠在幾乎沒有支撐的情況下充分發(fā)揮金屬 3D 打印的可能性，操作者需要增材思維，這可以通過從有針對性的培訓到適當?shù)淖稍兊囊磺衼韺崿F(xiàn)。這些知識的重要性體現(xiàn)在設計、構建平臺上組件的布局甚至過程中使用的材料等方面。Smart Fusion 工具應該很快就會提供給用戶使用，它也是解決無支撐金屬 3D 打印難題的重要一環(huán)。該工具將激光的能量輸入調整到手頭的幾何形狀，并可以減少熱應力。因此，減少基于金屬的增材制造中的支撐結構不僅可以縮短構建時間，還可以減少后處理工作量并節(jié)省材料。

Additive Minds Consultants 的團隊負責人 Davy Orye 補充說：“盡管我們正在突破無支撐 3D 打印的可能性界限，但您仍需要處理現(xiàn)實中的物理問題，因此并非一切皆有可能。但我們的解決方案將改變游戲規(guī)則。我們的試點客戶和與我們一起測試過該技術的客戶都對這種可能性感到興奮。我想說挑戰(zhàn)我們——我們已經(jīng)準備好一起創(chuàng)新金屬 3D 打印。”

△葉輪是在 EOS M 290 上采用優(yōu)化的 316L 打印工藝生產(chǎn)的，沒有內部支撐，成本降低了 35%（圖片來源：EOS GmbH）

這意味著，基于金屬材料的無支撐3D打印技術可以取得巨大的進步，并展現(xiàn)出強有力的吸引力。單獨進行的成本分析表明，以葉輪為例，可以節(jié)省 35% 的成本。具體而言，這些節(jié)省主要體現(xiàn)在后處理、材料和施工時間方面，而幾乎沒有支撐結構的設計過程的成本和工作量從 8% 增加到 14%。除了成本優(yōu)勢之外，無支持 3D 打印還可以幫助用戶以更可持續(xù)的方式進行打印，因為他們因此需要更少的材料并產(chǎn)生更少的浪費。最后，這實現(xiàn)了更安全的工作流程，因為用戶不再被迫通過切割和打磨進行后處理。如果您想了解無支撐金屬 3D 打印的所有細節(jié)，可以訪問EOS的官網(wǎng)獲取進一步信息：https://www2.eos.info/support-free-printing?utm_medium=advertorial&utm_source=3dnative&utm_campaign=emea-support-free。