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2020年金属3D打印机购买指南最新版出炉

来源:原创

发布时间:2020-09-27 17:45:12

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aau讯(编辑 卢晶)在过去的几年中,金属3D打印备受关注,金属增材制造(AM)市场也在过去十年中出现了真正的增长。根据SmarTech Analysis发布的《2020年金属粉末增材制造》报告指出,在过去五年中,硬件收入增长了近三倍,而材料销售额增长了近六倍。在金属AM中,目前部署了一些主要技术。这些技术包括激光粉末床熔合(L-PBF)、电子束粉末床熔合(E-PBF)、定向能量沉积(DED)和结合金属印刷(BMP)。

 

对于网上经常会出现的排名前十设备的新闻,小编对此并不认同,这是因为3D打印工业解决方案对于不同的零件、材料、客户和应用都具有出色的表现。对于那些想知道金属打印相关发展以及哪些是最受认可、流行和部署的系统是什么的人们来说,这是一个很好的通用入门指南。

 

本指南旨在帮助用户确定市场动向、相对标准和系统优点。除了小编总结的知识,还采访了各个系统的最终用户、代理商和研究人员,以为用户提供更详细的内容。

 

BMP

 

对于Ulterra而言,ExOne打印机用于制造此井下定子组件,以便在石油和天然气行业中进行维修。

 

据了解,到目前为止,最热门的宣传是针对BMP,它由金属粘合剂喷射和粘结金属挤压组成。通过粘合剂喷射,喷墨打印头沉积到金属粉末床上,该金属粉末形成“绿色”金属零件。在烤箱中脱脂和烧结后,出现了致密的金属成分。绿色的初始物体可以用另一种金属注入,就像刚刚提到一样。ExOne具有直接金属和注入金属粘结剂喷射技术。

 

同时,对于打印材料,该技术也可以打印长丝,然后通过粘结金属挤压进行其余的烧结和脱脂。这本质上是添加了烧结步骤的FDM,但是这些机器类似于粘结剂喷射的机器。BMP技术的主要优点是它的价格可能比其他金属技术便宜三分之一。

 

使用BMP技术的设备,细节水平可以达到很高,可以实现良好的表面光洁度(以及后期处理),并且机器的成本相对较低。不利的一面是,单独的烧结步骤难以控制。不同壁厚、尺寸和几何形状的零件收缩率将有所不同,这将使制作完全独特的零件和新零件变得困难。另一方面,尽管分开的脱脂和烧结步骤从化学和安全角度来看可能很棘手,但零件成本较低。但是,在很多情况下,对于实现零件特性的最高水平,BMP不如PBF适合。

 

Metal X

 

在Markforged Metal X上制成的切削工具。

 

Markforged的Metal X系统相对便宜、紧凑,且具有良好的软件,确实降低了金属3D打印机的市场准入水平。在设计时考虑到良好的用户界面,该系统相对易于使用,并且易于部署到半混凝土地板环境中。Markforged还随打印机一起提供了清洗和烧结站。Metal X可以使用Inconel 625、17-4 PH不锈钢和铜进行打印。

 

ExOne X1 25Pro

 

 

ExOne的X1 25Pro的体积为400 x 250 x 250 mm,并提供四种不同的粘合剂和材料选择,例如316L、17-4PH、304L、Inconel 718、铜和许多其他材料。多年来,ExOne一直在冶金方面做了很多工作。该公司还投入时间使系统可靠和可重复,这使X1 25Pro成为具有实际产量的入门级工业解决方案。

 

PBF

 

该AiO喷嘴板是在EOS M-290和EOS M 400机器上制造的,曾经由125个以上的独立零件组成,但现在已作为一个整体进行3D打印。成本降低了一半,重量减轻了。

 

L-PBF可以生产航空航天等行业所需的最高质量、最高密度的高性能零件。但这类机器售价昂贵,通常超过500,000美元。初期投资和运行成本很高。还需要后期加工设备,例如放电加工或CNC(对于大多数由3D打印技术制成的金属零件)。

 

但是,如果深入研究该技术,就可以每天制造成千上万个小型组件。需要注意的是,构建体积填充零件可能需要一周或更长时间才能构建。经过测试,该技术能够制造最严格的零件。它也是部署最广泛且研究最深入的技术。每年用L-BPF制成数以百万计的牙桥和牙冠。

 

EOS M 290

 

Euro-K使用M290和Inconel 718制造了微型燃烧器

 

EOS M 290是行业标准,尤其是对于服务商来说,它是最流行的金属系统之一,是一种可靠的、相对简单的3D打印机,受到那些希望在操作环境中将3D打印作为生产系统的人们所喜欢。鉴于其专业知识,它可能是用户可选择的第一台金属3D打印机。自该设备发布以来,EOS及其客户已经积累了有关该系统、材料、设置和性能的大量信息。

 

SLM Solutions的SLM 500

 

尽管新的SLM 800带有可最多连接五台3D打印机的集线器,但目前还不太稳定,因此,与其相比,SLM 500拥有更可靠的记录。SLM 500是一台两激光或四激光机,它的问世标志着我们行业的重要里程碑。之前的HL 50系统也令人震惊,因为直到那时,很多人都认为SLM已经消失了。HL和后来的500版本在实际制造中得到了采用,现在具有从一线收集到的有用功能,例如集成筛分。

 

Additive Industries的MetalFab1

 

在Additive Industries的MetalFab1上制造的钛制叶轮。

 

Additive Industries的MetalFab13D打印机可在模块化系统内部运送零件,因此不必将其运送到受系统保护的环境之外。这样可以使打印机保持关闭状态,更安全,并降低很多成本。该公司的创新方法意味着这家初创公司迅速赢得了商业航空航天等严峻领域的全球客户。这可能不应该是用户选择的第一个系统,但是由于它是从头开始设计并用于批量生产的,因此对于那些寻求批量生产的人来说,这是一台值得购买的设备。

 

GE AdditiveConcept Laser M2 Series 5

 

 

Concept Laser的机器在牙科领域以可靠性而闻名。GE所做的就是采用其中之一,并从根本上使其成为航空航天系统。该公司与内部咨询部门和GE Aviation一起对参数、跟踪、记录数据等进行优化,从而使机器具有高度的可靠性和可重复性。M2具有可切换的构建模块,因此用户可以从外部处理所有残留在机器安全惰性气体室内的零件。鉴于GE的经验,这绝对是一款面向航空航天市场的最佳机器。

 

EOS M400

 

RUAG和CITIM设计的用于ESA Sentinel卫星的铝制卫星天线支架,零件重量减少了40%。

 

EOS的M400系统是大型的高生产率系统,它与M290一起执行了便捷的两步操作。在M290上测试、开发和制造零件,然后将其移植到M400相对容易。这种优化是绝对关键的,因为这意味着许多大学合作伙伴可以制作新材料,并且他们的学习可以在内部的M290上快速实施。一旦在该系统上定义了零件,就可以使用这种机器很容易地进行制造。

 

Velo3D Sapphire

 

Velo3D的Sapphire3D打印机让人很难不感到惊讶。这家初创公司将大量精力集中在监视、捕获、优化和改进零件制造时熔池中实际发生的事情。通过其软件和监视,在某些情况下它将更好地构建组件,甚至减少对支撑结构的需求。Velo3D还针对目标制造商部署其机器,尤其是航空航天业的制造商。Velo3D可能会对3D打印的市场造成极大影响,同时可以使其他制造商更加努力。

 

PBF

 

由Amplify Additive在GE EBM系统上堆叠髋臼杯。

 

L-PBF的替代方法是EBM或E-PBF。该方法使用电子束而不是激光在气体控制室中烧结金属粉末层。与通过L-PBF制成的组件一样,这些零件还需要进行大量的后期处理以去除支撑结构,以防止零件因温度差异而撕裂。传统上,E-PBF的每个零件都便宜一些,打印物品拥有粗糙的表面纹理。对于骨科,需要粗糙的表面纹理,这就是为什么E-PBF是制造髋臼杯和其他骨科植入物的一项非常强大的技术的原因。同时,NASA、GE和其他机构的工作表明,使用者可以使用E-PBF制作渐变零件,并使用此技术来制造涡轮叶片等物体。

 

GE Additive的Arcam Spectra H

 

Avio Aero的涡轮叶片。

 

GE Additive的Arcam Spectra H系统的功能是以前的E-PBF机器的两倍,并且功能明显更大。它适用于高温合金,例如铝化钛(TiAl),以及打印大型涡轮机叶片和其他航空零件。该机器本质上是为打印GenAl发动机的 TiAl(也称为“γ钛”)低压涡轮机叶片而开发的(因此,不是正面的叶片而是背面的叶片)。

 

如果需要用γ钛制成某些东西,那将是非常完美的。该材料的重量约为Ni超级合金重量的一半,并且强度很高。现在,考虑到对这些金属化合物的需求有点小众,并且目前仅限于飞机发动机和国防装备,GE还制造了一种更具引用性的Spectra,即Spectra L。

 

DED

 

激光熔覆企业(LCV)通过碳化钨镍的DED修复的模具。

 

DED技术,由激光在沉积区域产生熔池并高速移动,材料以粉末或丝状直接送入高温熔区,熔化后逐层沉积,称之为直接沉积增材成形技术。3D打印头可以放置在现有的CNC或其他设备中,并且可以非常快速地将新材料应用于现有零件或以相对较低的成本制造新零件。

 

据小编了解,这些与熔覆和焊接相关的技术可以快速沉积,但是比较随意。那么可以使用CNC机床清除多余的材料。DED经常用于修理模具、阀门、 嵌齿轮或模具。

 

Optomec LENS 860

 

 

Optomec的860系统是立式加工中心和DED打印头的混合体。机器的一种版本确实具有受保护的构建腔室,可以改善结果,但是也有封闭的构建腔室版本。860x600x610毫米的工作区域是可扩展的,配置此机器的方式也很多。Optomec在使用其技术来修理零件并将材料添加到现有零件中以满足非常苛刻的应用方面具有相当专业的知识。

 

Sciaky EBAM 300

 

 

Sciaky系统可以打印最大尺寸为5.79 mx 1.22 mx 1.22 m的零件。Sciaky曾经制造了世界上最大的金属3D打印机,其双丝进料打印头意味着用户可以使用低成本的丝状进料,也可以在熔池中混合材料。该公司已经能够闭合零件制造流程,并且凭借经验和配备粉末的电子束枪,Sciaky机器能够加工许多不同的材料,深受用户的欢迎。

 

BeAM Machines的Modulo 400

 

BeAM机器维修磨损的密封件的特写。

 

BeAM的Modulo是集成的DED机床和减材加工中心,工作面积为600 x 400 x 400 mm。它在受保护的环境中打印,并且像L-PBF一样配备了独立计算机。BeAM具有“同轴气流”,可在同一喷嘴中运行两种不同的气流。这样可以改善这种吹粉系统的效果。有趣的是,Modulo被设计为可容纳容器的,这意味着它可以位于运输容器中。易于运输的解决方案非常诱人,可以在大型站点上为石油和天然气公司以及军队服务。该公司还拥有一个更大的系统,即Magic。

 

Trumpf的TruLaser Cell 7040

 

一个非常清晰的图形。

 

Trumpf是一家家族企业,生产世界上许多工业激光器以及许多切割工具和机械。它们的激光金属沉积(LMD)机器可以将粉末混合并与填料焊接在一起,这意味着可以将不同的材料连接在一起。该公司还利用其丰富的加工专业知识,可以在其机器上进行涂层以及用不同材料进行涂层的应用。

 

 

Trumpf的AM设备也可以集成到旧客户现有的机器中,或者可以购买新的设备。在一台机器上,用户可以沿着其庞大的构建体积进行切割和3D打印操作。还可以将这台机器集成到现有的生产线中,使其成为一系列制造过程中最有能力的机器。

 

DMG Mori Lasertec 65 3D Hybrid

 

DMG Mori是最大的机床制造商之一。最近,他们在3D打印上投入了大量资金,现在拥有DED和L-PBF机器生产线。他们的3D混合与铣削和车削协同工作,而3D与金属切割协同工作。五轴3D混合系统的制造体积为735毫米x 650毫米x 560毫米,旨在与现有工作流程和设备结合使用。五轴粉末喷嘴是同轴的,可以在一个工件上结合不同的金属。系统本身是闭环的,且在打印过程中具有监视功能。

 

Formalloy X系列

 

 

Formalloy是规模较小的公司。该公司与一些严格的美国DED用户(例如JPL和NASA)建立了紧密的联系。它的DED头可以动态混合材料,这可以为各种表面提供有趣的解决方案。用户可以单独购买它们以放入CNC设备,但X系列是独立的机床。该公司已经关闭了其制造解决方案的环路,并提供了过程中的监控。

 

这家初创公司提供了价格低廉的低成本解决方案。他们还在材料方面努力发展,尤其是特殊的太空材料,例如Waspalloy、Hanes 230、Stellite 6、五种不同等级的铜、GR Cop 84(用于燃烧室的NASA铜材料),以及磁性材料和钨碳化物。

 

应用领域

DED

DED可用于堆焊、修理和制造零件,例如飞机的翼梁。但细节有限,该技术传统上可以制造尺寸为5m x 2m x 2m或更大的零件。令人兴奋的应用包括混合材料,以及在由相同或不同金属制成的旧零件上打印新材料。

 

DED主要用于各种形式的涡轮叶片叶盘的维修。该应用程序是由Optomec与其合作伙伴创造的。

 

该技术最适合需要维修大型、高价值组件的市场。想一想石油和天然气、造船以及军事和工业装备等领域。大型、高成本的车辆零件,例如航天器和高端车辆的底盘,可以使用DED生产或维修。该公司希望是可以为乘用车制造整个底盘。或将DED部署在越来越多的维修应用中,以恢复各种形式的工业设备的磨损表面。

 

DED对于小而细致的零件并不那么出色。通常,露天建造室会限制精度。该市场的参与者包括Optomec、Sciaky、Trumpf、DMG Mori和BeAM。预计未来将有越来越多的工业应用以及CNC行业的新参与者。

 

PBF

 

Trinity PLUS 2是由Corin Group用Arcam(GE)EBM制造的高度多孔的髋臼杯。孔隙率和表面粗糙度曾经是一个限制,但对于此应用程序,它们可能是所需的特性并促进整合和骨骼附着。

 

仅在几年前,将E-PBF与PowerPoint幻灯片上的L-PBF进行比较,并且输给了L-PBF。现在,该技术在研究和商业应用中越来越受到关注。E-PBF非常适合骨科领域,并且能够降低骨科植入物的成本并生产成千上万的植入物。成本可能比L-PBF低,它也可以用于许多相同的应用程序。

 

对于商业空间、航空和军事应用,E-PBF确实是一项非常相关的技术。当它们转向制造时,许多人正在重新考虑这项技术,因为它的下部和粉末成本确实开始变得重要。GE的Arcam部门在专利覆盖和已安装的机器方面几乎完全垄断了EBM 。但是现在,像Freemelt、JEOL和Wayland Additive这样的公司提供了替代方案。

 

PBF

 

由DTI设计的CeramicSpeed拨链器部件在SLM Solutions SLM 500上使用Ti打印。

 

L-PBF是最成熟且部署最广泛的金属3D打印技术。德国公司EOS是市场领导者,其次是GE和SLM Solutions。DMG Mori、Trumpf、Farsoon等公司最近都进入了这个市场。Additive Industries的高生产力系统确实可以解决很多问题,该系统可以处理机器上的大量后处理。Velo3D最近通过使用增加的在线监视和过程控制来减少支撑结构而引起轰动。

 

L-PBF也正在进入汽车领域,同时也应用于骨科。在太空以及航空领域,该技术现在也得到了广泛的应用。目前,该技术正在朝着更合格的零件和材料以及更多制造应用的方向发展。

 

BMP

 

粘合剂喷射技术在很大程度上由ExOne率先开发,这家美国公司正在全球范围内部署大型工业粘合剂喷射系统。但是,泡沫式的炒作是以更紧凑的工业BMP系统为中心的,该系统可以在全球的车间和制造场所找到位置。Desktop Metal刚刚发布了其中之一,目前GE和HP都在研究这种系统。

 

如果这些系统成功布置,它们将极大地扩展金属3D打印市场。从今天的几千个布置到在不久的将来看到成千上万的布置。

 

此外,在流程上的问题意味着这些系统总体上可能适合于成千上万个合格的零件系列。但是,相对于现有技术,这些组件在哪些特定的零件和系列中才有意义?人们将如何进行设计并进行必要的工作以使其可打印?他们是否有足够的人力来运行这些系统以及接受培训以进行零件设计并使其可打印?这一切都还很早,所以小编对有限的具有必要技能的应用程序和公司保持谨慎乐观的态度。

 

对于需要购买金属3D打印机的个人用户来说,小编给您的最佳建议是不要购买。金属3D打印机不但成本昂贵且很难掌握。如果有金属打印需求,可以选择3D打印服务商进行打印。aau作为一家专业的3D打印服务商,提供三维数据采集、工业设计、逆向工程、 金属3D打印、制件后处理工艺等定制服务,并且拥有包括不锈钢316L、钛合金TC4、铝合金AlSi10Mg、模具钢M300(18Ni)、H13、镍基高温合金 Inconel 718、钴铬合金(新版)等在内的多种金属3D打印材料,可满足客户的一切金属3D打印服务需求。关于aau金属3D打印的更多详细信息,请点击此处https://www.aau3d.com/cloudprint了解!

 

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