入门级金属3D打印机正在兴起
发布时间：2021-12-09 11:40:46来源：南极熊3D打印
南极熊导读：与传统制造相比，金属3D打印能够减少制造成本，建立全新的本地化分布式供应链。因此，格外受到制造商们的青睐。然而，从前的金属3D打印机价格昂贵，使许多制造商望而却步。然而，入门级金属3D打印机的到来，或许会改变这种情况。
在法兰克福举行的Formnext2021全球3D打印机贸易博览会上，数十台金属3D打印机吸引了人群的目光。这些入门级金属3D打印机不仅能够用于设计生产备件，还被吹捧为公司快速、经济生产金属原型的一种方式。并且，这些机器无需高成本、高功率激光器或其他危险金属粉末打印技术。
△金属3D打印
而这些机器的价格从6000美元到25,000美元（约3.8万-15.9万人民币）不等，这与早前动辄250,000美元（约159.1万人民币）的金属3D打印机形成了鲜明对比。现在，让我们来看看这些机器都有哪些吧！
BCN3D利用MetalPack解锁金属3D打印
BCN3D擅长制造塑料FDM桌面3D打印机，这次的MetalPack是它首次进入金属3D打印领域。这款套件配备了价格约为1000美元的适配器，使台式Epsilon打印机也能够打印金属丝，生产小金属零件。事实上，包括Utlimaker和Makerbot在内的几个桌面3D打印机顶级品牌也都于2021年测试并批准在机器上使用金属丝。
△BCN3D的Epsilon3D打印机使用BASFForwardAM金属丝进行3D打印。
MetalPack包括BASFForwardAM生产的Ultrafuse®316L和Ultrafuse®17-4PH、Magigoo316L、两个新的热端和新的BCN3D黄铜刷。BCN3D还发布专用的金属打印切片软件BCN3DStratos的附加组件，包括BCN3DEpsilon系列的打印配置文件。整个打印过程可分为三个步骤：打印、脱脂和烧结。
△在打印过程中，Ultrafuse®316L和17-4PH长丝含有高含量不锈钢和聚合物粘合剂，便于打印。部件中的粘合剂成分在催化脱脂过程中被去除。随后，零件在刚好低于金属熔化温度的情况下进行后续烧结过程，使金属颗粒聚结。最后，材料通过烧结达到最终性能。例如，硬度和强度等方面的性能。
这一步骤通过将金属材料与粘合剂结合并转化为长丝，利用普通的FDM/FFF打印机进行金属3D打印，大大减少了搭建金属粉末床工艺所需要的系统成本。据悉，MetalPack的第一批产品将于2022年1月发货。
△BCN3DEPSILONW50SC
Raise3DTechnologies开发Forge1发展金属长丝打印
位于加利福尼亚州尔湾市的Raise3DTechnologies是目前专门为金属丝开发3D打印机的制造商之一。该公司刚刚推出Forge1开始金属3D打印的第一步，补充了现有的塑料3D打印机系列。Raise3D与金属丝制造商BASFForwardAM合作开发了一种打印机，成本仅为现有金属打印机的一小部分。
△Raise3DMetalFuse
Raise3D的金属3D打印方案组合Raise3DMetalFuse曾在TCTAsia上展出，包括桌面金属3D打印机Forge1、脱脂机D200–E和真空烧结设备S200–C。方案利用间接金属3D打印工艺，搭配Ultrafuse316L和Ultrafuse17-4PH与MIM设备兼容的特别版ideaMaker，能够降低管理成本，解锁批量生产能力。与CNC和SLM（选择性激光熔化）等工艺相比，Metalfuse更节能、环保。据悉，Raise3DMetalFuse将于2022年面市。
△催化脱脂炉(D200-E)和烧结炉(S200-C)用于对“绿色零件”进行后处理，方式类似于巴斯夫金属注射成型(MIM)工艺。
3DGence为金属注射成型企业加速制造
波兰公司3DGence也在Formnext上首次展示了新型FFF金属3D打印机ElementMP260和MP350。MP260是一款紧凑型机器，旨在成为金属注射成型企业的原型选择；而MP350是一款中型金属工业打印机，提供打印、脱脂和烧结的完整系统。
△ElementMP260和MP350
ELEMENTMP260将加工两种关键材料，包括316L不锈钢。MP260X版本也将在发布时提供，并将与当前MIM技术中大多数可烧结长丝材料配合使用。打印机配备了增强型挤出系统、带有材料检测的硬化喷嘴以及专门的材料仓，使MP260成为当前MIM工艺的有力支持技术。而MP350则在M260基础上扩大打印体积，且具有高通量、安全功能和更多的材料选择。
DesktopMetal最小的金属3D打印机StudioSystem
提到金属3D打印，位于马萨诸塞州伯灵顿的3D打印机制造商DesktopMetal不可不提。这家公司于2020年年底上市，并先后收购了两个较大的竞争对手ExOne和EnvisionTEC。在2021年2月，它推出了最小的金属3D打印机StudioSystem2，深受希望使用不锈钢、钛和铜制作终端组件和功能原型的工程师欢迎。
△StudioSystem2和配套炉子，照片来自DesktopMetal
DesktopMetal的粘结金属沉积(BoundMetalDeposition，BMD)工艺通常需要3台设备：打印机、脱脂剂和烧结炉。但是StudioSystem2经过工艺改进，跳过溶剂脱脂阶段。机器首先通过软件Fabricate实现从数字文件到烧结零件的无缝工作流程，然后利用基于FFF的挤出技术打印出由金属粉末与聚合物和蜡粘合剂结合的“绿色部件”。新材料配方能够使用户直接将打印部件放入烧结炉中进行热脱脂，生产致密零件。另外，这款烧结炉适合办公室使用。
△StudioSystem2花费更少的时间管理成本，将更多时间用于设计和制造零件
入门级金属3D打印机或能进一步推广金属3D打印发展
Formnext展会上的大量小型金属3D打印机代表了消费者对3D打印金属部件的兴趣日益浓厚。在成熟的工业级3D打印机广泛投产之前，入门级系统能够用最快的速度帮助制造商了解这项技术。同时，这也能够帮助3D打印机制造商更好地了解市场需求，进一步探索如何利用这项技术缓解供应链难题、更快地将金属产品推向市场以及近岸关键零件制造。
△100W激光功率的MPRINT金属3D打印机
金属3D打印变得越简单，覆盖范围就越广。在过去十年中，金属3D打印在各行各业的应用都有明显增长。但直到现在，它仍然缺乏入门级的技术。虽然有类似OneClickMetal这样致力于发展低成本激光粉末床系统的公司存在，但它的MPRINT+3D打印机也需要大约75万人民币。这使得许多有兴趣的中小型企业望而却步。
尽管市场上对能够进行汽车制造、航空级金属部件、以及批量复杂零件加工的大型工业金属3D打印机的需求强劲，但金属3D打印领域的发展绝不能仅停留至此。适合办公的金属桌面3D打印机也是3D打印机行业的新亮点。尤其是Formnext2021展出的这几款入门级设备，清一色使用FFF技术。减少了昂贵的激光组件，采用最常见的FFF工艺，将金属3D打印的门槛瞬间降至与塑料3D打印齐平。或许一两年之后，桌面级金属3D打印机也能够像如今的FFF和LCD打印机一样，更为普遍。
另外，换一种角度来看，除了使用更廉价的FFF工艺，金属和聚合物粘合剂混合长丝也是将金属3D打印技术降至入门级的关键。综合以上公司的案例来看，Formnext2021展会上或许巴斯夫这类材料制造商才是金属领域最大的赢家。
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