重塑金属3D打印硬件的10大创新先锋
金属3D打印处于历史独特时期。硬件、软件、材料的发展确保其持续成熟，解锁新应用、创造高可靠性产品。
今天我们启动系列文章，探索推动金属增材制造（AM）的创新企业，首篇聚焦硬件。
随金属3D打印演进，新硬件制造商入场，以新工艺或对现有工艺的创新诠释攻克现有挑战。
我们梳理近期商业化有前景金属增材技术、或即将商业化的企业——看看谁将与老牌巨头共同塑造金属3D打印未来。
激光粉末床熔融（PBF）
激光粉末床熔融（PBF）仍是最流行、最先进的金属增材工艺之一。但高昂硬件成本、打印速度慢、专有系统局限等挑战留下巨大改进空间。
PBF市场多家企业以更快、开放、更灵活的金属PBF系统解决了部分问题。
1. Aurora Labs
澳洲金属3D打印机制造商Aurora Labs，看似要实现每天打印1吨金属的惊人速度。自2014年起开发新金属3D打印技术实现大幅提速。2018年Formnext首秀的多层并发打印（MCP™）基于熟悉粉末床熔融，但有独特转折。
传统粉末床逐层打印，MCP单次通过同时打印多层。如何工作？MCP两大核心：网格状铺粉机构与多激光束。打印开始时，带多料斗的铺粉装置滑过打印床，每个料斗单次通过沉积不同层粉末。一层沉积即被激光熔融，激光通过铺粉器特殊间隙照射粉末。同一次通过中，后续层依次沉积熔融。本质上单次通过即可打印多层，大幅提速。
去年9月Aurora Labs报告RMP 1打印机凭MCP技术达单日350公斤打印速度，较2018年9月日均15公斤大幅跃升。凭此改进，Aurora Labs有望推出最快金属PBF系统之一，在时间成本上潜在对标传统制造。
2. Open Additive
众多老牌厂商提供专有系统，仅少数采用开放系统路线。Open Additive便是其中之一，作为通用技术公司（UTC）分拆，目标开发适配多元环境需求的工业化方案。
因此开发价格亲民的激光PBF系统——PANDA 3D打印机，提供从开放机器架构、材料到开放参数、传感器技术的多重定制选项。
Open Additive认为开放系统关键优势在于：企业可随新技术发展增强能力或调整系统，降低淘汰风险。这种开放软硬件与材料路线在AM尚不普及，但行业接受度日益提高。随着Open Additive等努力，我们正逼近灵活可配置增材技术愿景，赋予企业更多创新驱动选项。
3. Sharebot
入门级金属3D打印快速扩容，Sharebot MetalONE发布是又一佐证。产品线覆盖关键塑料3D打印工艺，进军金属只是时间问题。
MetalONE源自Sharebot四年前发布的SnowWhite SLS热塑性粉末机项目演进。去年首秀，构建包络仅65×65×100mm，虽小却是公司重要里程碑。定价<$120,000，与Xact Metal XM200、OR Laser ORLAS Creator等基于PBF的入门级金属打印机同价位。此类系统适合材料或零件设计测试后再扩产至大型PBF机，亦适配小规模珠宝牙科制造。
令人振奋见证Sharebot从基础桌面打印机开发起步，逐步进化至专业聚合物打印机，多年研发后抵达首台金属3D打印机。凭借成熟生态系统，Sharebot有望切入中小企业负担得起的金属原型与产品开发新市场。
直接能量沉积（DED）
直接能量沉积（DED）领域发展尤为丰富。该技术用聚焦热源熔化金属粉末或丝材，随其沉积于构建平台。
DED硬件企业涌现，线弧增材制造（WAAM）是特别令人兴奋的发展方向。以下关注WAAM与粉末基DED领域的有前景硬件制造商。
4. WAAM3D
截至2020年WAAM市场仍小，活跃开发该金属3D打印技术的公司寥寥。WAAM3D虽鲜为人知，但商业化前开展了大量研究。2018年成立以商业化克兰菲尔德大学WAAM知识产权。
公司认为缺乏供应链——软件工具、WAAM专用硬件、原材料、培训服务——阻碍了尽管有商业效益的WAAM工业化采用。旨在建立此类供应链，推广WAAM跨航天国防、石油天然气、能源核工业应用。
已发布多个成功应用：为Thales Alenia Space制造1米长钛合金储罐，WAAM每件节省200公斤以上材料，将储罐两部件整合为一。今年完成A轮融资，进一步商业化WAAM技术。
5. AML3D
AML3D同样源于克兰菲尔德大学启发。总监Andrew Sales克兰菲尔德求学时被技术潜力吸引，2014年澳洲创立WAAM服务局。2019年获全球航运认证机构劳氏船级社认证。获证后交付首个海洋客户件：马氏体不锈钢耐磨环。今年筹备向ST Engineering（航天国防领军）交付首台基于WAAM的3D打印机Arcemy。Arcemy融合焊接、CAD设计、机器人技术，生产工业级大尺寸全致密金属件。AML3D期望技术惠及海事等领域，缩短交期、助力造船维修。
6. Big Metal Additive
推进大尺寸3D打印理念催生Big Metal Additive (BMA)。初创公司开发丝材送丝弧基增材制造，用铝制造大型复杂结构。构建体积超15立方英尺，沉积率达5磅（约2.27公斤）/小时，针对桁架、车架、外壳、工装夹具、梁、建筑构件优化。差异化在材料：多数金属打印机仅适配易熔合并专用合金，BMA使用8种商用铝弧焊丝，成本大幅更低。未来拟加入不锈钢、工具钢、超合金、钛。创始人兼总裁Slade Gardner在ASME访谈表示：“我们要让设计的工艺无处不在，从热杆店到维修、原型设计店。”雄心勃勃，却是推动金属增材迈入大尺寸制造领域的自然逻辑。
7. CHIRON Group
几个月前，全球CNC设备制造商CHIRON GROUP涉足增材制造，开发首台DED 3D打印机AM Cube。何因促使巨头跨界？增材技术纳入产品组合，CHIRON旨在提供完整制造解决方案包。面向大型复杂零件，AM Cube拓展其金属加工与自动化核心优势。瞄准航天、能源、工具制造等应用，系统近净成形打印，亦可涂层修复。 
8. Formalloy
Formalloy自2016年初成立，4年在DED金属3D打印领域崭露头角。获奖技术号称可打印市场上最全金属合金清单之一。DED系统配备蓝光激光技术，以高达15磅/小时沉积率制造直径1mm至1m近净成形件。最新X系列搭载Formfeed送粉器，实现梯度/双金属结构3D打印。顺应过程监控趋势，X系列引入闭环控制技术，实时监控构建质量精度。凭借大型部件制造与修复能力，Formalloy打印机被NASA采用于系列研发项目，探究大尺寸增材可扩展性。致力于成本降低与材料灵活性的解决方案，Formalloy切入正日益拥挤的DED市场。
金属光固化
9. Incus
奥地利陶瓷3D打印机供应商Lithoz分拆公司Incus GmbH，2019年Formnext首秀新金属光固化3D打印工艺。技术基于SLA、DLP等槽式聚合技术，使用液态树脂材料。Incus开发工艺使光敏金属填充材料经强力光投影固化。打印件需经脱脂烧结获取最终性能。相较其他金属增材技术潜在优势：可处理新型“非可焊”金属、避免气溶胶粉末提升安全性、精度更高、光基工艺带来更快构建速度。技术2019年末以Hammer系列打印机推向市场，现服务多家测试客户。Incus持续微调技术，致力解锁医疗、汽车、航天、珠宝更多应用。
材料喷射
10. Tritone
几乎所有3D打印聚焦直接打印物体，例外是铸造模具打印。以色列初创Tritone开发独特MoldJet技术，颠覆常规3D打印流程：不直接打印目标物体，而是先打印模具，再填充金属/陶瓷浆料，精密刮刀刮除多余料留平滑层。材料经热处理硬化，检测层质量。完成后从托盘取出置超声波浴溶解模具材料，得坚固绿件，进入最终烧结。相较其他工艺关键优势：可使用标准金属注射成型（MIM）粉末，潜在降低材料成本。MIM材料通用、广泛可得、商品价格水平。Tritone称零件致密度可达99%，质量媲美MIM件。目前专注于MoldJet技术机器进一步开发测试，计划年内商业化发布，期待市场反响。
推进金属3D打印硬件
金属3D打印是当今增长最快技术之一，持续演进是增长动力之一。新硬件制造商入场是推动演进的驱动力之一，旨在开发克服现有机器挑战的工艺。金属3D打印市场竞争加剧激发创新。但要充分利用创新硬件，还需材料与软件发展支撑。唯有构建支持金属3D打印可靠可重复使用的生态系统，初创与老牌企业才能让金属增材制造成为有价值的制造方案。 敬请期待下篇：聚焦金属3D打印材料新星。
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