过去 12 个月出现的 10 项令人兴奋的 3D 打印技术

3D 打印行业正在以惊人的速度发展。在过去的 12 个月中，许多公司宣布了新技术并推出了新机器，这预示着该行业的美好未来。

为了帮助您了解最新的 3D 打印技术，这里列出了我们最近公布的 10 项最令人兴奋的技术。

金属 3D 打印

1. Aurora Labs 的多级并发打印

虽然以每天 1 吨金属的速度 3D 打印金属部件的前景可能听起来好得令人难以置信，但澳大利亚金属 3D 打印机制造商 Aurora Labs 似乎已经准备好实现这一目标。

自 2014 年以来，Aurora Labs 一直在开发一种新的金属 3D 打印技术，以使金属 3D 打印的速度更快。多级并发打印 (MCP™) 首次在 formnext 2018 上亮相，它基于熟悉的粉末床融合技术——但也有所不同。

与一次打印一层的传统粉末床技术不同，MCP 可在一次通过中同时打印多个层。在 formnext 2018 上，该公司表示它能够一次打印大约 30 层，目标是在未来 12 个月内将其增加到 100 层。

它是如何工作的？

MCP 技术有两个关键要素：网格状的重涂机机制和多束激光束。当打印开始时，具有多个漏斗的重涂装置在打印床上滑动，每个漏斗在一次通过中沉积不同层的粉末。

当沉积一层时，它被熔化激光，通过重涂器中的特殊间隙到达粉末。在同一道工序中，随后的层被激光连续沉积和熔合。

从本质上讲，这意味着可以在一次通过中打印多个图层，从而大大减少了打印时间。

今年2月，该公司报告说它已实现了113的打印速度每天公斤。为了说明这一里程碑，Aurora Labs 3D 打印了一系列 10 毫米高的钛六边形零件，整个过程仅耗时 20 分钟。

目前，Aurora Labs 正准备在年底将其快速制造系统投入商业使用。到那时它是否能够每天打印一吨金属？只有时间会给出答案。

2. MELD Manufacturing的MELD技术

MELD Manufacturing Corporation 开发了一种无需熔化即可 3D 打印金属的新方法。

该技术已经开发了十多年，于去年随着 MELD 的大规模引入而首次亮相。 B8机。

它是如何工作的？

MELD 与其他金属 AM 技术的最大区别在于它是一种固态工艺。在 MELD 中，金属粉末或金属丝通过一个中空的旋转工具，在那里压力和摩擦使金属变形并将其搅拌到其下方的材料中。

该工艺有许多独特的优势。首先，MELD 技术制造的零件完全致密，这意味着它们不需要后续热处理。

其次，该工艺不仅可用于制造零件，还可用于修复和涂覆现有部件或制造定制金属合金。正如 MELD Manufacturing 的首席执行官 Nanci Hardwick 指出的那样：

“我们是唯一能够扩展和构建或修复非常大部件的技术。另一个独特的功能是，您可以将现有零件放入机器中并添加其他材料，无论您是想要在非常轻的材料上涂上耐磨涂层，还是想要添加材料来修复磨损的表面。 ”

MELD 的 3D 打印机不需要外壳，并且该过程在开放环境中进行。这意味着创建更大的零件有很大的自由度。

但是，该技术确实有一些限制。一是印刷悬垂的挑战。该技术还需要大量投资，其 B8 机器的成本为 800,000 美元。但在进行投资之前，客户可以通过 MELD Manufacturing 提供的打印服务试用该技术。

3. VELO^3D 的智能融合

缺乏可重复性和需要打印支撑结构是金属 3D 打印面临的两个最大挑战。位于加利福尼亚的 VELO^3D 旨在通过其智能融合技术解决这些挑战。

而VELO^3D 该公司成立于 2014 年，去年秋天推出了基于激光的 Sapphire 3D 打印机，首次出现在人们的视线中。 Intelligent Fusion™ 构成了 3D 打印机和 VELO^3D 的支柱的打印准备软件 Flow™。简而言之，Intelligent Fusion™ 实现了硬件、软件和流程之间的紧密集成。

它是如何工作的？

该系统和软件已共同开发以实现紧密集成的过程，该过程具有一些非常有趣的功能。

Sapphire 3D 打印机基于粉末床融合工艺，其中激光束将金属粉末逐层熔化并融合以形成零件。该系统广泛配备了传感器，可实现闭环熔池控制，从而提高零件的一致性。

在软件方面，VELO^3D 已开发其 Flow 软件以使用 CAD 文件而不是 STL 文件。这个决定有两个含义。首先，由于 STL 格式用三角形来近似 CAD 模型的表面，因此从一开始就使用 CAD 可以提高精度。

其次，STL文件的大小可以非常大，使得文件的处理变得繁琐。切换到 CAD 作为初始文件格式，从而使打印准备工作流程更轻松、更快捷。

此外，Flow 软件已开发为非常具有流程意识。例如，这意味着它可以在打印开始之前运行模拟，并在故障发生之前预测和预防故障。

将其与 Sapphire 的闭环控制功能相结合，您将获得一个非常智能的过程，该过程应提供极高的可靠性。

Intelligent Fusion 据说能够实现高达 90% 的首次打印成功率，同时将支撑结构的数量减少三到五倍。

随着 VELO3D 的不断发展为了改进其技术并获得新客户，我们期待更多案例研究突出 VELO^3D 的独特功能的智能融合。

4.惠普的 Metal Jet

在二维打印领域，惠普打印机是高精度和速度的代名词。 2016 年，该公司公开宣布进军 3D 打印领域，推出了聚合物 3D 打印机——Multi Jet Fusion。

在 3D 打印的聚合物方面确立了自己的地位后，惠普现在已进入金属领域，去年宣布了其 Metal Jet 3D 打印机。该系统的开发旨在与其他生产方法竞争。

实现它的技术是粘合剂喷射。

它是如何工作的？

在粘合剂喷射中，一层薄薄的粉末金属沉积在打印床上。一排打印头在打印床上方移动，在需要固体金属的地方喷射微小的粘合剂滴——本质上是胶水。当一层完成时，铺设一层新的粉末，然后再通过粘合剂。

打印后，最终部件仍处于“绿色”状态，必须进行加热操作（称为烧结）以烧尽粘合剂并形成致密部件。

这个过程有几个优点。首先，速度快。与现有系统相比，惠普的打印头数量是现有系统的两倍，惠普声称其 Metal Jet 打印机的生产效率是当今市场上同类粘合剂和激光烧结机的 50 倍。

其次，该工艺使用更少的粘合剂，使烧结过程更快更便宜。

“对于金属注射成型，通常有超过 10% 的粘合剂必须烧掉。在我们的案例中，我们只有不到 1%，这是一个数量级的减少，使其更快、成本更低且更容易烧结，“惠普全球金属主管蒂姆韦伯在接受 AMFG 采访时说.

有趣的是，Metal Jet 有点类似于 Desktop Metal 生产系统背后的技术和价值主张。两种基于粘合剂喷射的机器都希望通过实现更高的速度和可扩展性来颠覆传统制造。例如，Desktop Metal 声称其系统比其他粘合剂喷射机快 4 倍以上。

虽然 Desktop Metal 的生产系统于今年早些时候发布，但惠普的技术计划于 2020 年发布，目前只能通过 HP Metal Jet Production Service 获得。

Metal Jet 发布后，很高兴看到这两种系统在向系列 AM 生产的过程中如何进行比较。

聚合物 3D 打印

5. EOS 的 LaserProFusion

LaserProFusion 可能是最受期待的聚合物 3D 打印技术之一。 LaserProFusion 是 EOS 即将在 Formnext 2018 上首次亮相的聚合物 3D 打印系统，由于包含 100 万个二极管激光器，它有望使聚合物 3D 生产速度提高 10 倍。

EOS 在聚合物 3D 打印，特别是选择性激光烧结 (SLS)。在 SLS 中，一层粉末，通常是尼龙，放在打印床上，然后激光勾勒出零件的横截面轮廓，将粉末颗粒融合在一起。

虽然当前的 SLS 机器使用一个或几个 CO₂ 激光器，但 LaserProFusion 技术将能够使用多达百万个二极管激光器。这将允许其系统不仅以高分辨率创建零件，而且以更快的打印速度创建零件，可能与注塑成型相媲美。

不过，这项据说已经开发了 8 年的技术，最迟将在 2021 年发布。LaserProFusion 找到后会产生怎样的影响，我们拭目以待。进入市场。

6.华晨的飞行技术

另一家希望彻底改变 SLS 技术的公司是 Farsoon。为了使 SLS 更快、更准确，华晨在其新的飞行技术中利用了光纤激光器的功率。

它是如何工作的？

在 SLS 中，将一层粉末铺在构建平台上，然后激光跟踪零件一层的轮廓，将粉末烧结在一起。

为了改进这一过程，这家中国 3D 打印机制造商开发了一种新的扫描系统，重要的是，用光纤激光器取代了标准的 CO₂ 激光器。

光纤激光器系统能够为粉末床提供更多动力并改善材料的能量分配。这是因为光纤激光束可以实现更小的激光光斑尺寸。这转化为更高的功率密度，允许粉末在更短的时间内烧结。

综合起来，这些优势使扫描速度超过 20 m/s，大约是同类技术的四倍。此外，来自激光的附加功率使特征细节小至 0.3 毫米。

旨在帮助推动采用 3D 打印进行大批量生产，Flight Technology 无疑是朝这个方向迈出的一步。

7. Essentium 的高速挤出

美国 3D 打印机制造商 Essentium 声称已开发出最快的挤出 3D 打印机。

它是如何工作的？

Essentium 的高速挤出 (HSE) 平台首次在 Formnext 2018 上亮相，该平台基于熔丝制造 (FFF) 技术。在 FFF 中，热塑性长丝熔化并通过喷嘴推动，逐层打印零件。打印时间长，尤其是对于较大的物体，这一直是 FFF 的主要限制之一。

为了克服这一挑战，Essentium 的 HSE 结合了许多设计功能，可能使其成为其中之一最快可用。

例如，HSE 使用所有线性电机，这意味着打印头可以以更高的速度 (1 m/sec) 和更高的精度移动。据报道，运动系统的定位精度高达 30 微米——在这样的速度下非常令人难以置信。为了匹配运动系统的速度，Essentium 还采用了强大的伺服电机而不是步进电机。

另一个使该系统非常独特的元素是 Essentium 的专有喷嘴 HSE Hozzle™，它可以在 3 秒内从 20°C 加热到 500°C。

除了 HSE 技术，Essentium 还开发了 FlashFuse 技术，以克服 Z 轴（沉积层的方向）的部件弱点，这是 3D 打印部件的常见问题.

该技术涉及能量响应灯丝的沉积和电流的应用。该电流加热零件，有效地将各层成型在一起，并在各个方向上制造出同样坚固的零件。

计划于今年晚些时候发布，Essentium 将在一个名为 HSE 180•S 的平台中结合其 FlashFuse 和 HSE 技术。

通过优化运动、挤压、温度以及最终的零件强度，Essentium 有望为挤压 3D 打印树立新的标杆。

8.进化添加剂解决方案的步骤

转向生产以及与传统制造竞争的能力是许多 3D 打印机制造商的共同主题。 Stratasys 的衍生产品 Evolve Additive Solutions 也不例外。

Evolve 去年凭借其选择性碳粉电子照相工艺 (STEP) 首次出现在 3D 打印领域——该公司几乎一直在开发这项技术十年。

它是如何运作的？

STEP 与当今市场上其他已知的聚合物 3D 打印工艺不同，它不使用激光，也不挤出塑料细丝。相反，它基于在许多办公打印机中使用的相同电子照相打印技术。

STEP 过程首先对辊进行静电充电，然后通过粉末材料，这被称为碳粉。一层碳粉粘在滚筒上，然后转移到传送带上。

在传送带上，生长的部分通过一个加热装置，在铺设下一层材料之前，新的一层被熔合到前一层。

这项技术有可能实现非常高的吞吐率，使其在大规模生产 3D 打印时具有成本效益。

另外重要的是，使用 STEP 工艺 3D 打印的部件是各向同性的，这意味着它们在所有三个方面都具有强度方向。部分原因是 Evolve 机器不仅预热零件，还预热下一层，从而实现层与层之间的出色粘合。

Evolve 的技术预计在商用之前不会上市2020 年。但是当它实现时，它可以提供一种全新的方式来 3D 打印聚合物部件。

9. Fortify 的 Fluxprint 技术

总部位于波士顿的初创公司 Fortify 最近以其独特的 3D 打印极强纤维填充部件的方法出现。这种新方法由 Fortify 的 Fluxprint 技术实现，该技术使用磁场来控制部件内纤维的排列。

它是如何工作的？

Fortify 3D 打印机基于数字光处理技术，其中应用数字光投影仪屏幕来固化对光敏感的聚合物。使用 Fluxprint 工艺，聚合物与短切纤维混合，并用金属涂层处理。

然后将磁场施加到纤维上，使它们根据磁力进行定向。

在下一步中，打印机使用光来固化零件的一层。该过程逐层重复，以完成打印。

通过控制每层纤维的方向，Fluxprint 可以制造非常坚硬和坚固的部件。这项技术对于生产注塑模具和汽车工具特别有用。

Fortify 计划在未来 8 到 12 个月内发布其第一台商用 3D 打印机。我们很高兴看到这项技术正在形成，我们肯定会在未来收到更多来自 Fortify 的消息。

10. Origin 的可编程光聚合

总部位于美国的初创公司 Origin 在 2018 年的 formnext 上脱颖而出，其雄心是通过 3D 打印实现大规模生产。在上个月的 RAPID 贸易展上，Origin 朝着兑现承诺迈出了一步，并推出了 Origin One 3D 打印机。

乍一看，您会认为 Origin One 还只是简单的，这是可以原谅的另一台树脂 3D 打印机。然而，Origin One的秘密就在机器内部。该公司开发了一种可编程光聚合 (P3) 技术，可实现高产量、减少后处理和更大范围的打印材料。

它是如何工作的？

与目前的树脂3D打印机不同，P3是无氧的。 Origin 的 3D 打印机使用惰性气体，允许打印床以极小的力拉开以构建下一层。通过减小力，机器可以实现更高的吞吐量。

此外，Origin 表示，通过将固化过程集成到其 3D 打印机中，它已经能够显着减少所需的后处理时间。对于其他树脂 3D 打印机，固化通常在专门的设备中进行，有时需要长达数小时。

使用 P3，零件在打印过程中可达到 99% 的最终性能。随后，它们刚刚被清洁并快速通过使用强大的微波融合灯的最终 UV 固化传送系统。据说这个过程不超过五分钟，这是非常了不起的。

目前，Origin 拥有大约 50 种经过验证的材料，针对其 P3 工艺进行了优化。这要归功于 Origin 的开放材料方法，该方法依靠化学专家来扩大用户可用材料的选择范围。

尽管该公司刚刚开始转型制造的旅程，但 Origin 最近的一波与大型材料公司和鞋类制造商 ECCO 的合作表明，他们的未来非常光明。