专家访谈：VELO3D 技术合作副总裁扩展金属 3D 打印能力

金属 3D 打印可能是一项创新技术，但并非没有挑战。这是一个需要时间密集的设计考虑、后处理和一定程度的反复试验才能成功打印的过程。为了解决这些以及其他相关挑战，位于加利福尼亚的公司 VELO ^3D ，就在去年，推出了基于激光的蓝宝石金属 3D 打印机。

Sapphire 打印机经过四年的开发，拥有两个关键元素：Intelligent Fusion™ 技术和 Flow 打印准备软件。这两个功能齐头并进，以实现潜在的改变游戏规则的好处，例如提高可重复性和免支持打印。尤其是后者，这要归功于 Sapphire 打印机无需支撑结构即可打印极端悬垂的能力。

在本周的专家访谈中，我们与技术副总裁 Zachary Murphree 进行了交谈VELO 的合作伙伴关系 ^3D ，讨论其 Intelligent Fusion™ 技术的价值、其最引人注目的应用以及金属 AM 行业的下一步发展。

你能告诉我一些关于 VELO 的事情吗 ^3D ？

VELO ^3D 成立的目的是扩大金属增材制造的应用。

促使我们成立的部分原因是我们的创始人本尼·布勒 (Benny Buller) 在尝试制造用于生产的零件时遇到了对增材制造的挫折。 Metal AM 未能兑现一些已经做出的承诺，例如没有成本的复杂性和加速产品开发过程。

有一些关于金属 AM 的重要话题并不完全正确。我们的部分目标是消除这种挫败感并扩大应用范围，以便金属 AM 真正兑现其承诺。

为了实现这个目标，我们又看了一遍这个过程，以了解它的基本物理原理。通过充分了解该过程，我们开发了一个系统，该系统能够打印以前被认为无法打印的东西，并扩展了增材制造具有成本效益的几何形状范围。

这就是我们开发两个关键产品的方式：蓝宝石金属打印机和 Flow 软件。这两种产品构成了一个系统，该系统可以对其他任何系统无法生产的零件进行 3D 打印。

VELO ^3D 去年 Sapphire 打印机摆脱了隐身模式，在国际制造贸易展上公开推出了该公司。你的系统给市场带来了什么价值？

我们试图强调的重要事情之一是我们的技术不仅仅是物理硬件。 Sapphire 打印机是我们解决方案中最显眼的部分，但它只是一个组件。为了使系统能够完成它可以做的事情，需要我们的 Flow 打印准备软件。该进程不能在其他系统上执行；我们真的必须从头开始开发硬件，以支持我们正在运行的流程。

这种组合使我们能够实现无支持的制造，这归结为流程控制。 VELO ^3D 从一开始就专注于此。通过控制过程并在一个非常紧凑的窗口中执行它，我们能够在没有支撑的情况下以非常低的悬垂角度打印零件。

技术如何运作？

该过程从 CAD 几何图形开始。我们使用底层的 CAD 几何图形，而不是像 STL 文件这样的细分文件格式。首先将 CAD 文件导入到我们的 Flow 打印准备软件中。

该软件允许您定位零件和放置支撑 - 与使用某些现有软件解决方案可以完成的操作有些相似。但这里的不同之处在于，我们的 Flow 软件非常了解流程。它与硬件共同开发的事实意味着它是一个非常紧密集成的系统。

该软件还能够预测诸如零件何时变形或在构建过程中何时发生支撑故障等因素，甚至可以在打印开始之前提供有关方向和支撑的反馈。

我们还具有变形校正功能，允许我们对几何形状进行预变形，以便您在打印结束时从机器中取出的零件具有正确的几何形状。这是热模拟软件。

打印准备软件的最后一部分是参数分配。这再次与硬件紧密集成，以便我们能够以非常特定于零件几何形状的方式定义刀具路径的参数。这些参数比您从某些传统金属增材制造系统获得的参数要微妙得多。

所有这些共同为您提供了一个包含大量流程智能的打印文件。这就是我们将我们的技术称为智能融合的原因。

Sapphire 打印机旨在以非常可控的方式执行这些构建指令。我们取得的许多成功不仅建立在非常紧密地控制气氛、腔室、粉末床和气流的控制上，而且还建立在过程本身上。

我们在系统上拥有的其中一项功能是闭环熔池控制系统，该系统使我们能够达到使过程成功的目标温度。我们还有一个非接触式重涂机，使我们能够以其他系统无法完成的方式制造零件。

您能否详细说明您的技术正在解决的具体挑战？

在与客户交谈时，我肯定看到工程师热衷于使用金属增材制造技术作为制造技术。

但尽管是一个有 30 年历史的行业，但仍有很多部件制造方式的不成熟，尤其是当您将其与既定的制造方法进行比较时。

当您打印部件时，通常很难首先使它们可打印。其中很大一部分归结为几何限制。最大的例子是标准的 45 度规则，当您无法打印与水平方向成小于 45 度的无支撑悬垂时。虽然这是标准，但人们一直在将其推低一点。根据材料和机器的不同，您可以达到 40 或 35 度。

虽然有一些创新，但这仍然是一个非常基本的限制。这意味着您通常必须将支撑放置在之后很难甚至不可能移除的地方。

如果你看看泵壳或涡轮壳的蜗壳，它是一个环形的、看起来像空心甜甜圈的零件，里面的支撑意味着它不是金属的好选择是。

带护罩的叶轮是另一个挑战。很长一段时间以来，人们一直想要打印这些部件，但确实很挣扎。

在燃气轮机领域，您有叶盘、叶片和定子静脉，它们都是添加剂的理想选择，但是要成功打印它们必须添加的支撑量使 AM 不是理想的选择解决方案。如果不是这样，这些部件将非常适合 3D 打印，因为它们很难用其他方法制造。

因此，通过将具有打印能力的设计限制降低到 5 -10 度，无需任何支撑且具有良好的表面光洁度，我们支持许多不同的应用。

您如何将您的技术与其他金属 3D 打印技术放在一起？

这取决于你在做什么。现在有一些应用在金属 AM 中非常成功。也许使用 VELO 会有好处 ^3D 无支持技术加速生产。但归根结底，有些人在其他系统上打印出非常好的零件。

所以我认为就附加而言，桌子上肯定有很多不同的玩家的空间。当您将 AM 行业的规模与传统制造业的规模进行比较时，在它成为一个狗咬狗的世界之前，我们还有很大的增长空间。

虽然我们认为我们的技术可以替代很多现有技术，但这并不意味着其他技术也没有空间。

您认为 VELO 在哪些行业的增长机会最大 ^3D ？

不出所料，航空航天是一个关键行业，因为它们是 3D 打印的早期采用者。理由很明确：他们从事高价值制造，他们拥有制造成本高昂的零件，并且具有许多复杂的几何形状，因此他们可以从金属 AM 中受益。

而航空航天业是巨大的。有推进力，您可以将其分解为燃气轮机或非空气呼吸应用，例如火箭发动机，这是另一个非常好的应用。接下来，你有航空结构——实际的结构部件——在太空中的航空和卫星结构

在电子方面也有很多应用，特别是在外壳和射频组件周围。热交换器是另一种传统上难以制造的组件，具体取决于几何形状。因此，在航空航天领域，有很多东西需要追逐。

然后是金属增材制造在工业应用中的机会，主要是因为它有点类似于航空航天。虽然价值不高，但应用可能包括流体动力组件或其他泵、歧管和热交换器类型的部件。

当客户与您联系时，您看到的最大痛点是什么？

最大的挑战在于可以打印的几何形状。

行业需要解决的另一大问题是部件间的差异。如果您是为金属增材制造设计零件并且它们是关键部件的工程师，那么您必须在设计允许范围内大打折扣才能使用金属添加剂。

这样做的原因就是从系统出来的材料的一致性不一定是你想要的。您必须针对可能获得的最薄弱的部分进行设计，这意味着您没有充分利用 AM 的某些功能，尤其是在轻量化或性能改进方面。你必须在你的部分中建立很多利润率。

我们还试图通过我们的系统和许多内置计量功能解决的问题之一是部件到部件、构建到构建和机器与机器之间的差异，以及末端零件的机械性能。

这会打开很多大门，因为使用金属增材制造仍然犹豫不决，而且人们对他们最终会得到的东西并不是 100% 有信心。日。

对于想要采用金属增材制造技术但不知道从哪里开始的公司，您有什么建议？

采用 AM 技术背后有不同的动机。有些人有公司动力只采用金属增材制造。但这不一定会导致令人信服的金属添加剂案例。

我认为有一个令人信服的理由需要金属添加剂真的很重要。很多时候公司会说，“如果我们用金属添加剂制造完全相同的零件会怎样？我们如何进行成本比较？我们是否将其全部放入一个矩阵中并找出最具成本效益的方法？”这不一定要利用金属添加剂提供的所有优势。

归根结底，金属增材制造是制造工具箱中的另一种工具。您需要忍受痛苦才能进行转换。因此，您需要有一个需要制造的零件，或者您在使用其他制造技术制造时遇到困难，或者您需要最终产品的更多功能，这需要您设计新功能和新几何形状。

您如何描述增材制造行业的现状，以及您如何看待它在未来五年内的发展？

金属增材制造日趋成熟。有一些公司成功投产的明显案例。我们正在达到一个拐点，实际投入生产的零件数量正在增加。

五年后，您会看到许多合同制造商大幅扩大规模，并在他们的地板上安装了数百个这样的系统，生产具有长期生产合同的零件。长期以来，该行业一直在为此努力。

人们对金属添加剂作为解决方案越来越有信心。 VELO ^3D 的 技术将在这方面发挥重要作用，因为我们的目标是加快生产速度，让人们对印刷结束时的零件质量充满信心。

将这两件事结合起来，您就可以开始引入更多的应用程序，这些应用程序今天可能有问题，但确实很适合 AM。

是否有令您感到兴奋的特定趋势？

我们看到了很多令人兴奋的趋势。

我特别感兴趣的一个领域是太空市场，特别是围绕火箭和小型卫星。

有创新快速迭代和快速开发周期的公司。他们正在寻找与 VELO 的功能完美匹配的高价值终端部件 ^3D 的 蓝宝石系统。这是一个可以快速采用并增长相当可观的市场。

另一件好事是，该市场有很多相邻之处，并且也融入了更传统的航空航天市场。这些规模较小、速度较快的公司可以在未来五年内解决一些问题，从而吸引主要的国防承包商和航空航天公司。

VELO 的材料开发是什么样的 ^3D ？是否有进一步扩展您的材料组合的计划？

现在我们正在使用 Inconel 718 和 Ti64 进行打印。我们正在努力以客户为导向，因此我们未来的材料开发将由强大的商业案例驱动。

其他钛和铝的商业案例很多，但不一定与其他金属 AM 制造商常见的材料相同。我们希望满足特定客户的需求，并对市场的需求做出响应，而不是当今必然可能实现的需求。

VELO ^3D 最近与普莱克斯合作。这种伙伴关系对您意味着什么？

我们与普莱克斯表面技术公司建立了非常好的关系。他们是我们经过认证的粉末供应商之一。

我们正在努力确保我们的客户能够获得高质量的原料，而普莱克斯绝对是这方面的供应商。与他们一起，我们致力于开发新合金，并确保我们的客户对他们从供应商处获得的合金感到满意。

自推出以来，您的客户有何反应？

这是积极的。当我们的客户看到我们在这里所做的全部工作以及我们如何着手解决围绕金属 AM 的软件和硬件存在的许多问题时，我肯定会感到很兴奋.这意味着成为一家以客户为导向的公司：了解我们的客户面临的挑战并开发解决方案以改善他们的生活。

总的来说，我喜欢在 VELO 进行参观 ^3D ，因为反应总是那么热烈，人们似乎真的很兴奋开始使用这项技术并将其引入内部。

最后，VELO 的 2019 年是什么样子 ^3D ？

2019 年对于 VELO 来说将是非常激动人心的一年 ^3D .我们开始进入市场，人们越来越了解我们的公司和能力。我们在系统和系统上打印的部件以及系统本身的需求中都看到了这一点。

对我们来说，今年将是无支持技术的一年，当我们真正开始让人们设计 VELO ^3D 进入他们的最终产品。

了解有关 Velo ^3D 的更多信息 , 访问：www.velo3d.com