10 位金属 3D 打印硬件的后起之秀

金属 3D 打印进入了其历史上独一无二的时期。硬件、软件和材料的发展确保其不断成熟以解锁新应用并创造具有高度可靠性的产品。

今天，我们发布了一系列文章，探索推动金属增材制造 (AM) 的创新公司，从硬件开始。

随着金属 3D 打印的发展，新的硬件制造商正在进入市场，以通过新颖的工艺或对现有工艺的创新来应对当前的挑战。

我们汇总了最近已将有前途的金属增材制造技术商业化或计划尽快商业化的公司名单——以找出谁将与成熟的参与者一起塑造未来金属 3D 打印。

激光粉末床融合

激光粉末床融合 (PBF) 技术仍然是最受欢迎和最先进的金属 AM 工艺之一。但考虑到硬件成本高、打印速度慢以及专有系统带来的限制等挑战，还有很大的改进空间。

PBF 市场中的几家公司似乎已经通过更快、更开放和更灵活的金属 PBF 系统解决了其中一些问题。

1.极光实验室

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 似乎准备实现这一目标。

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，但有所不同。

与传统的粉末床技术不同，它一次打印一层一次，MCP 可同时打印多个层。

那么这项技术是如何运作的呢？ MCP 技术有两个关键要素：网格状重涂机机制和多束激光束。当打印开始时，具有多个料斗的重涂器设备在打印床上滑动，每个料斗一次性沉积不同层的粉末。

当沉积一层时，它由激光，通过涂覆机中的特殊间隙到达粉末。在同一遍中，后续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层，从而显着加快打印过程。

去年 9 月，Aurora Labs 报告称，其采用 MCP 技术的 RMP1 3D 打印机已达到每天 350 公斤的打印速度——这是一个重要的里程碑，而该系统每天可以打印约 15 公斤2018 年 9 月。

鉴于这些改进，Aurora Labs 有能力将最快的金属 PBF 系统之一推向市场，该系统在时间和成本方面可能与传统制造工艺相媲美。

2.打开添加剂

虽然许多成熟的 3D 打印机制造商都提供专有系统，但只有少数公司决定采用开放系统方法。

其中一家公司是 Open Additive，它是 Universal Technology 的分拆公司公司 (UTC)，目标是开发可适应各种环境和需求的工业化解决方案。

这就是为什么该公司开发了一种经济实惠的激光 PBF 系统，称为 PANDA 3D 打印机，具有多种可定制选项，从开放式机器架构和材料到开放式参数和传感器技术。

Open Additive 认为，使用开放系统的主要好处之一是，随着新技术的开发，公司可以通过添加更多功能或调整系统来降低过时的风险。

这种开放的硬件和材料方法在当今的 AM 中并不特别普遍，但该行业正变得越来越容易接受这种发展。通过 Open Additive 的努力，我们正在接近灵活、可配置的添加剂技术的愿景，该技术为公司提供更多选择来推动创新。

3.分享机器人

入门级金属 3D 打印世界正在迅速普及，而 Sharebot 的 MetalONE 3D 打印机的推出是这一趋势的又一例证。

由于产品组合包含关键的塑料 3D 打印工艺，Sharebot 进入金属领域只是时间问题。

在 MetalONE 的案例中，该机器是从 Sharebot 的用于热塑性粉末的 SnowWhite SLS 机器发展而来的项目的结果，该机器是该公司四年前推出的。

该机器于去年首次亮相，具有 65 x 65 x 100 毫米的相当小巧的构造信封。但是，尽管占地面积小，该系统标志着公司向前迈出了重要的一步。

售价低于 120,000 美元，MetalONE 与 Xact Metal 的 XM200 等其他入门级金属 3D 打印机处于同一价位和 OR Laser 的 ORLAS Creator，均基于 PBF 技术。

此类系统非常适合在放大到更大的 PBF 机器之前测试材料或零件设计，但也适用于小型珠宝和牙科制造。

很高兴看到 Sharebot 最初是作为基本桌面 3D 打印机的开发商，逐渐将其产品发展到更专业的聚合物 3D 打印机，并经过多年的研究，已经达到了第一个金属3D打印机。

为了让中小型公司更容易使用金属 3D 打印，Sharebot 准备利用其已经完善的生态系统来开拓价格合理的金属原型制作和产品开发的新市场。

直接能量沉积

直接能量沉积（DED）领域的发展尤为丰富。该技术使用聚焦热源熔化金属粉末或金属丝，因为它被添加到构建平台上。

DED 硬件公司越来越多，其中一个特别令人兴奋的开发领域是 Wire Arc Additive制造（WAAM）。下面，我们来看看在WAAM和基于粉末的DED工艺领域的一些有前途的硬件制造商。

4. WAAM3D

截至 2020 年，WAAM 市场仍然很小，少数公司正在积极开发这种金属 3D 打印技术。

WAAM3D 可能是该领域鲜为人知的名字之一，但该公司在决定将其技术推向市场之前进行了大量研究。

WAAM3D成立于 2018 年，旨在将克兰菲尔德大学在 WAAM 领域的知识产权商业化。

据该公司称，缺乏供应链——即软件工具、WAAM 设计的硬件、原材料、培训和服务——阻碍了 WAAM 流程在工业领域的应有采用，尽管其商业利益已得到证实.

该公司旨在创建这样的供应链，并在航空航天和国防、石油和天然气、能源和核工业中推广 WAAM 的使用。

到目前为止，WAAM3D 已经发布了几个成功的应用其技术。一个是钛零件，一个 1 m 长的压力容器，已为 Thales Alenia Space 制造。通过使用 WAAM 生产该组件，该团队每个项目节省了 200 多公斤的材料，并且能够将容器的两个部分合并为一个。

今年早些时候，WAAM3D 完成了第一个 A 系列一轮融资，这将使该公司进一步将 WAAM 技术商业化。

5.反洗钱3D

AML3D 是另一家受克兰菲尔德大学启发而创立的公司。 AML3D 的董事总经理 Andrew Sales 在克兰菲尔德学习并对该技术的潜力着迷，于 2014 年在澳大利亚成立了 WAAM 服务局。

2019 年，该公司获得了全球航运业认证机构的认证，劳埃德船级社。获得认证后，AML3D 向船舶客户交付了其第一部分：一套马氏体不锈钢耐磨环。

今年早些时候，AML3D 还透露，它正在准备向航空航天和国防领域的领导者 ST Engineering 交付其第一台基于 WAM 的 3D 打印机 Arcemy。 Arcemy 系统结合了焊接、CAD 软件设计和机器人技术，可生产工业品质、大幅面和完全致密的金属零件。

AML3D 预计其 3D 打印技术将惠及海事部门等，有助于缩短交货时间并促进造船和维修。

6.大金属添加剂

推动大幅面 3D 打印的想法。还激发了大金属添加剂 (BMA) 的基础。这家初创公司开发了一种基于电弧的线馈式 AM 方法，可以用铝创建大型复杂的设计结构。

构建体积超过 15 立方英尺，沉积速率高达 5磅（约 2.27 公斤）每小时，BMA 的机器经过优化，可以制造桁架、汽车底盘、外壳、工具和固定装置、横梁和建筑元素。

BMA 系统的另一个区别因素是材料。大多数金属 3D 打印机只能使用易于熔化和固结的特殊合金。 Big Metal 使用八种商用铝弧焊合金，成本要低得多。该公司还希望在未来添加不锈钢和工具钢、高温合金和钛。

“我们希望我们设计的工艺能够得到广泛应用。公司创始人兼总裁斯莱德·加德纳 (Slade Gardner) 在接受 ASME 采访时表示，我们希望它无处不在，从热棒车间到维护再到原型设计车间。

该公司的计划看起来确实雄心勃勃，但很自然对于希望将金属 AM 推向大幅面制造领域的公司。

7.巨浪集团

几个月前，全球数控设备制造商巨浪集团进军增材制造领域，开发出首款DED 3D打印机AM Cube。

但是，首先是什么促使了 3D 打印领域迈出如此大的一步？

通过在其产品组合中加入增材制造技术，巨浪旨在提供完整的制造解决方案包。 AM Cube 面向大型复杂组件，扩展了公司现有的专注于金属加工和自动化的核心竞争力。

该系统针对航空航天、能源、工具制造和其他行业的应用，该系统 3D 打印近净形状零件，但也能够对组件进行涂层和修复。

AM Cube 的一个令人兴奋的特点是它的模块化。 3D 打印机的设计使得在一个主动打印或涂层过程中最多可以更换三个打印头。

此外，Chiron 确保同时使用线材和粉末，以提高机器的灵活性。这是因为粉末涂层是许多工业环境中的常用工艺，而基于线的 DED 可提供更好的安全特性并减少浪费。

现在巨浪正在建造一个设施，在那里它将使用其新的 3D打印机生产更大的组件，采购时间长，材料价格高。

8.正合金

Formalloy 自 2016 年初问世，但在这 4 年中，DED 金属 3D 打印公司已经声名鹊起。

Formalloy 屡获殊荣的技术据说能够使用市场上最全面的金属合金清单之一进行打印。此外，其 DED 系统配备蓝光激光技术，可制造直径为 1 毫米至 1 米的近净形状零件，沉积速率高达每小时 15 磅。

该公司最新的 X 系列系统还具有 Formfeed 送粉器，可以使用渐变/双金属结构进行 3D 打印。

随着过程监控的日益增长趋势，Formalloy 在 X 系列中实施了闭环控制技术，使系统能够实时监控构建质量和准确性。

由于Formalloy 的3D 打印机具有制造大型组件和维修零件的能力，因此在一系列研发项目中采用了Formalloy 的3D 打印机，以研究大幅面AM 的可扩展性。

通过开发旨在降低成本和材料灵活性的解决方案，Formalloy 旨在占领 DED 市场的一部分，该市场现在才成为一个更加拥挤的技术类别。

金属光聚合

9.砧骨

Incus GmbH 是奥地利陶瓷 3D 打印机供应商 Lithoz 的分拆公司，于 2019 年在 Formnext 上首次推出了其新的金属光聚合 3D 打印工艺。

其新型 3D 打印机背后的技术基于SLA 和 DLP 等使用液态树脂材料的瓮聚合技术。另一方面，Incus 开发了一种工艺，可以使用强大的光投影仪固化光反应性金属填充材料。使用该技术 3D 打印的零件必须经过脱脂和烧结才能达到其最终性能。

该工艺相对于其他金属 AM 技术的潜在优势包括能够使用新的“不可焊接”金属，改进安全（由于避免了空气中的粉末）、提高了准确性，并且由于它是基于光的，因此构建速度更快。

该技术于 2019 年底在 Hammer 系列 3D 打印机和现在正在为几个测试版客户运行。 Incus 正在继续对其技术进行微调，并希望在医疗、汽车、航空航天和珠宝领域开发更多应用。

材料喷射

10.三全音

几乎所有的 3D 打印过程都专注于打印实际物体，但铸造模具的 3D 打印是一个例外。

以色列初创公司 Tritone 开发了独特的 MoldJet 技术，该技术改变了通常 3D 打印工艺的想法：Tritone 的 3D 打印机不是 3D 打印所需的对象，而是先创建模具，然后填充用金属或陶瓷膏涂抹，而精密刀片会擦去任何多余的材料，留下光滑的层。

然后材料经过热处理步骤使其硬化，然后进行检查以分析层质量。完成后，零件从托盘中取出并放入超声波浴中，该浴溶解模具材料，留下坚固的未加工零件，为最后的烧结步骤做好准备。

使用 MoldJet 的主要优势之一与其他 3D 打印工艺相比，能够使用标准的金属注射成型 (MIM) 粉末，这可以降低材料成本。 MIM 材料用途广泛，随处可得，商品价格水平。

此外，Tritone 表示，零件的密度可高达 99%，质量与 MIM 零件相似。

目前，Tritone 专注于进一步开发和测试采用 MoldJet 技术的机器。当该公司将其金属 3D 打印机商业化并计划于今年年底推出时，看到新技术将如何在市场上被接受将是令人兴奋的。

推进金属 3D 打印硬件

金属 3D 打印是当今发展最快的技术之一，这种增长的一个原因是它的持续发展。

加入增材制造行业的新硬件制造商是这一演变背后的驱动力之一，因为他们旨在开发克服现有机器挑战的工艺。

金属3D打印市场日益激烈的竞争推动了创新。然而，为了充分利用创新的金属 AM 硬件，它还必须得到其他领域的进步的支持，比如材料和软件开发。

只有通过创建一个支持可靠和可重复使用金属 3D 打印的生态系统，初创公司和更成熟的公司才能使金属 AM 成为一种有价值的制造解决方案。

请继续关注我们的下一篇文章，该文章将介绍金属 3D 打印材料领域的后起之秀。