3D打印製造金屬（shǔ）器件的工（gōng）藝路線及新（xīn）技術
點擊量：530 發布時間：2017-03-30 作者：草莓视频ios（上海（hǎi））增材（cái）製造技術有限公司
目前3D打印製造金屬器件的工藝路線主要可以分為以下5種：
1、粉床燒結，其特點是製造接近於100%密度的金屬器件，包括電子/激光束選區燒結。代表公司有，Arcam(瑞典)，清研智束(天津);EOS(德國)，鉑力特(中國)，華曙（shǔ）高科（kē）(中國)，SLMSolutions(德國)，Concept Laser(德國)，Matsuura(日本)，Realizer(英國)。
2.、粘結燒結，其特點為（wéi）可以製造大型器件，直接燒結（jié）的產品有較大的孔隙率，可（kě）以通過後處理滲透提高密度。粘結劑（jì）成形後燒結處（chù）理。代表公司有Exone(美國)，Hoganas(瑞（ruì）典（diǎn）)。
3、熔覆成形，其特點（diǎn）為可以在曲麵成形，實現多功能梯度（dù）材料，成形大尺寸（cùn）器件，並且能夠進行（háng）零件的修複。包括粉末/焊絲熔覆成形。代表（biǎo）公司有，Optomec(美國（guó）)，BeAM(法國)，DMG(德國),InssTek, Inc(韓國);Sciaky(美國)。
4、超聲冷焊，其特點（diǎn）為可以實現低溫金屬冷（lěng）焊（hàn）接，實現功能性梯度材料和複合材料，並且可以嵌入傳感器等。金屬薄片冷（lěng）焊成形。代表公司有，Fabrisonic(美國)。
5、 原型鑄造，其特點為可（kě）以成形大型器件，生成效率高，能夠（gòu）與傳統（tǒng）鑄造結合使用。包括砂型/失臘鑄造。代表公司有（yǒu）Exone(美國)，Voxeljet(德國)，峰華卓立(中國)。
新（xīn）技術看點
1. XJet的納米材料噴印低溫燒結技術
XJet以強大（dà）的宣傳攻勢，獲得資（zī）本市場和媒體（tǐ）平（píng）台的青（qīng）睞，然而（ér）其能夠展示的器件依然（rán）非常的簡單(2.5維（wéi）)，尺寸很（hěn）小(~50mm)。因其所使用的納米 “溶液”在打印完成後具有更（gèng）大（dà）的收縮率，製造大尺寸的器件失敗率會高（gāo）;同時納米材料的成本高昂，也抑製其使用的經濟性。根據該公司管理層人員Ziv所述，目前該（gāi）公司的（de）研發集中在材（cái）料方麵(詳（xiáng）情（qíng）參考靖（jìng）哥3D打印 | 第53期 XJet——網紅（hóng）簡（jiǎn）曆分析)。
2. Matter Fab的機械式激光掃描粉床技術
Matter Fab采用粉床燒結技術，隻是采用低廉的機械平台替代了激光振鏡係統，在（zài）繼2015年5月從GE拿到575萬美金的投資後，就銷（xiāo）聲匿跡了。以機械的方式實現粉床（chuáng）的掃描，從而會造成更大程度的熱應力集中。製造小器件也許可行（háng），但是距離其（qí）宣稱的物美價廉的金屬成形設備中間隔了一個（gè）太平洋。
地緣分布
歐洲（zhōu）在金屬3D打（dǎ）印（yìn）市場占據著重要的地位，特別是德（dé）國的公司在金屬3D打印市場占據了半壁（bì）江山;美（měi）國企（qǐ）業在粉床技（jì）術上起步相對較晚，主要業務在熔覆成形和粘結劑領域;近年來中國科研院所的技術在積澱多年後，也孵化出（chū）一批優秀的企業進入了金屬打印市場;日韓企業金屬3D打印係統設備（bèi）商數量相對較（jiào）少。
發展（zhǎn）趨勢
隨著市（shì）場的發展，用戶（hù）對於設備規模的需求逐漸向兩極分化。大型尺寸的設備麵向的客戶（hù）在其應用領域（yù）驗證過3D金屬打印設備，對操作具有一定的經驗，加大尺寸（cùn）能夠提高其效率，進一步（bù）降低製造成本（běn）;小型尺寸的設備麵向的客戶更多為3D金屬打印設備的新工業用戶和科研（yán）領域(如新型粉末材料（liào）)的用戶，降低價格會顯（xiǎn）著增（zēng）加對這一群體的吸引力。
更大
Exone、Voxeljet這些砂型、粘結燒結技（jì）術背景的公司（sī）表示（shì）其銷售增長主要驅動來自大型工業級別設備。
EOS, SLM Solutions, Concept Laser這些激光燒結技術背景的公司同樣（yàng）表示其快速增（zēng）長（zhǎng）驅動來自於多激光束成形設備的銷售。
注：這些多激光束設備是在同一個腔體內使用了多束激光，但是並沒有明（míng）確的（de）表明多個激光束（shù）可以共同工作以成形更大尺寸（cùn）的（de）器件;EOS更（gèng）是在其（qí）設備介紹中明（míng）確的表示，多（duō）束激光隻是提高工作效率，並不能協同（tóng）工作完（wán）成一個大型器件。(可以協同工（gōng）作顯然是個加分項，沒（méi）有公司明確指出，可以推測，這（zhè）些設備中（zhōng）多個激光槍是無法（fǎ）協同工作的)。因而多束激光束的作（zuò）用是1+1=2的效果，當然公用真空室會大幅度降低成本。
更小
EOS在2015年底推出了M100小型設備，Realizer 推（tuī）動“桌麵級”SLM50設備進軍（jun1）牙科市場。Exone2016年初推出其（qí）科研設備Innovent。
競爭分析
金屬3D打（dǎ）印在一定程度上正在（zài）重現（xiàn）3D Systems和Stratasys在快速原型領域走過（guò）的輝煌，公司銷售收入大幅增加，營收即將扭虧為盈，部分較大規模的收購也為行業注入更多的信心;然而競爭也在更大的範（fàn）圍的展開。以激光熔融粉床技術為背景的各個公司的業務領域高度重合，區分（fèn）度低，而且由於工（gōng）藝被認為相對簡單，更多的（de）初創公（gōng）司也選擇了（le）該技術領域而（ér）進入市場。
而在更大的範疇，是3D金屬打印與傳統製造工藝的競爭，因而要明確自己專屬的細（xì）分市場，符合金屬3D打印應用的領域一般具（jù）有以（yǐ）下特征：打印器（qì）件價值很高;差異性強的小批量器件;形狀非常複雜。
從目前來（lái）看，與傳統生產線的融（róng）合會拓寬更大的應用領域。
另一方麵（miàn），在3D打印領域內部，目睹（dǔ）輕量級選手桌麵（miàn）3D打印經曆了（le）和經曆（lì）著野蠻的價格戰，金屬3D打印設備商也將迎來了更多初創公司的進入，麵臨著更大的利潤壓（yā）力（lì）。
對於初創公司而言，與桌麵級別設備初創公司所麵臨的情況（kuàng）完全不一樣。在桌麵機領域，采用（yòng）低價還會吸引部分新的用戶，畢竟也就是幾百塊錢;與20年前開始做金屬3D打印的（de）公（gōng）司也不一樣，大家還都在同一起跑線;今天（tiān）隻有產（chǎn）品質量（liàng）達到準入標準才會被市場接受，畢竟這是幾百萬人民幣的買賣(用戶的心理就是，能夠花得起幾百萬的公司，就不在乎再多花幾百萬買質量靠（kào）譜的)。
因此（cǐ），沒有深厚（hòu）的技（jì）術背景、沒有雄厚的資金支持、沒有強大的銷售網（wǎng）絡的初創公司，做金屬3D打印的硬件並非明智之舉。
如果一定要進入（rù），一定明確自己的細分市場;另外（wài）可能的話優選開發尺寸較小的設備，降（jiàng）低客戶和自己的風險。
(僅僅在今年11月，就有20個跟3D打（dǎ）印相關的項目在Kickstarter進行（háng）眾（zhòng）籌，而諸多（duō）公司依然（rán）打著低價的招牌（pái），真心心疼投資人的（de）錢;看來有時候最好的投（tóu）資就是不投資。)
需要解決的問題
就像加州淘金熱一樣，挖金礦的不一定會成為富翁，但是為其服務做牛仔褲的Levi's卻可能做成品牌。在科研和工程領域，也有很多問題亟待解決，為3D金屬（shǔ）打印設備更好地服務。
1. 過程監控和實時反饋（kuì）。
2. 通過控製成形參數控製微（wēi）觀結構。
3. 粉末生產、回收研究等。
僅就粉末而言，工業領域現在所（suǒ）加工的（de）材料，液體、固體，所共有的特性都是材料的均一性（xìng）。而粉末材料（liào）能夠提供的僅（jǐn）僅是統計學上的一個分布。降低成（chéng）形中粉末的差異性，就會為金屬打印領域降低諸多的不（bú）確定性。
總結
金屬3D打印帝國正在迎來它（tā）的輝煌，而各路（lù）“諸侯”也在紛爭（zhēng）中發展、壯大（dà）自己的領地。各個公司的營收（shōu）在增加，然而大部分公（gōng）司（sī）依然在虧損，隻是降低了虧損額（é）度;市場在發展中逐漸成熟，也驅動著生產設備在應用上細化，在尺寸（cùn）上逐漸兩極分化，趨向更大和更小;在快速發展勢頭（tóu）的誘惑下，已經建立的公（gōng）司在擴大業（yè）務，而初創公司也在大量進入市場，開辟、守住自己的優勢領（lǐng）地，才能在（zài）競爭（zhēng）中存活下來;有時候圍魏救趙或許（xǔ）是更高明的手段。
