3D打印行業(yè)大咖淺談2018年3D打印發(fā)展趨勢(下）
文章出處：精銳智能制造人氣：102發(fā)表時間：2018-12-10 03:32:38
3D打印行業(yè)大咖淺談2018年3D打印發(fā)展趨勢(下）
另一方面，Markforged則是引進新型金屬3D打印工藝的創(chuàng)新者之一，該公司已經(jīng)發(fā)布了一種能夠以比以前更低的成本生產(chǎn)金屬3D打印部件的技術(shù)，并且更易于使用。Metal X 3D打印機打印與熱塑性材料粘合在一起的金屬粉末棒，以類似于熔融沉積造型的方法制造零件。然后在將“褐色”部分放入燒結(jié)爐中以形成幾乎完全致密的金屬部件之前，將“生坯”部分的粘合材料沖走。
另一方面，Markforged則是引進新型金屬3D打印工藝的創(chuàng)新者之一，該公司已經(jīng)發(fā)布了一種能夠以比以前更低的成本生產(chǎn)金屬3D打印部件的技術(shù)，并且更易于使用。Metal X 3D打印機打印與熱塑性材料粘合在一起的金屬粉末棒，以類似于熔融沉積造型的方法制造零件。然后在將“褐色”部分放入燒結(jié)爐中以形成幾乎完全致密的金屬部件之前，將“生坯”部分的粘合材料沖走。
3D打印行業(yè)大咖淺談2018年3D打印發(fā)展趨勢
“機械工程正在復興。2018年是金屬打印成為主流設(shè)計師和工程師可行的選擇，”Markforged首席執(zhí)行官Greg Mark說道。“我們新的Metal X 3D打印機比現(xiàn)在的金屬打印機成本低10倍。低成本的易用性將推動業(yè)界的采用浪潮。”
Mark補充說：“機械工程師將變得更有效率。有200萬機械工程師可以在幾小時內(nèi)設(shè)計一個零件，但是需要等待四到六個星期才能把零件拿出來。此后，這一情況將得到改變，并加速創(chuàng)新。”
憑借其低成本系統(tǒng)，Markforged將世界重新引入間接金屬3D打印，已經(jīng)可以使用失蠟鑄造等工藝。3D Systems的Dunne指出，“2017年，用于鑄造用途的塑料和蠟的增長，珠寶行業(yè)蠟的超高保真直接噴墨廣泛采用蠟，”Dunne說。“這將持續(xù)到下一年，同時，我們將看到在工業(yè)投資鑄造工作流程中使用蠟的明顯擴大。我們可以預期AM將成為創(chuàng)造金屬鑄件的標準模式來源。”
雖然像Markforged這樣的公司正致力于通過開發(fā)新的金屬3D打印工藝來降低金屬3D打印的成本，并且更加便于用戶使用，但橡樹嶺國家實驗室（ORNL）正在以各種方式改進現(xiàn)有的金屬3D打印技術(shù)。
該實驗室的制造演示設(shè)施（MDF）是新型3D打印技術(shù)的早期研究領(lǐng)域的領(lǐng)導者，其中最引人注目的是大規(guī)模大面積添加制造（BAAM）碳纖維聚合物3D打印機，并且已經(jīng)開始研究金屬。MDF的代表表示，到2018年，實驗室將重點發(fā)展“通過建模、模擬、表征和殘余應力的大規(guī)模金屬制造”。研究將增加工藝規(guī)模和沉積速率，提供新的量身定制的材料，并應用數(shù)據(jù)驅(qū)動分析進行零件鑒定和認證。
特別是，中密度纖維板將通過一個新的過程來提高3D打印金屬部件的資格和認證，這一新的過程可以在正在進行的3D打印過程中實時采集圖像的自動化，基于人工智能的分析，從而創(chuàng)建檢測和記錄缺陷的能力。這種方法可能是采用金屬AM的關(guān)鍵，金屬AM存在重復性和質(zhì)量控制問題。
中密度纖維板也將開發(fā)大規(guī)模金屬AM，類似于與BAAM的工作。MDF主任Bill Peter在談到這個項目時說：“我們正在把從我們的大規(guī)模聚合物沉積系統(tǒng)中獲得的知識轉(zhuǎn)移到類似規(guī)模的金屬系統(tǒng)上。”
ORNL也在研究旨在提高能源效率的新型高溫輕質(zhì)金屬。特別是，新型高溫鎳合金“將導致更高效的能源生產(chǎn)的燃燒應用”，新鋁合金“將提高在車輛發(fā)動機的高溫應用中使用這些材料的能力。
粘結(jié)劑噴射金屬3D打印，其中金屬粉末被綁定，然后燒結(jié)和滲透額外的金屬，是ORNL 2018年的另一個重點。該實驗室正在探索如何將這項技術(shù)應用于3D打印注塑模具和鍛造模具，并采用“共形冷卻通道”來縮短生產(chǎn)周期。金屬3D打印已經(jīng)被至少一家公司PROTIQ用于這種目的。
Peter說：“粘結(jié)劑噴射技術(shù)也將用于3D打印先進材料，如用于汽車和采礦應用的輕質(zhì)金屬基體/碳化物復合材料。隨著這些努力，ORNL正在開發(fā)新的軟件‘模擬通過粘結(jié)劑噴射在金屬粉末部件燒結(jié)過程中的收縮和變形’。”據(jù)實驗室宣稱，“這些工具將有利于多種行業(yè)，包括AM、粉末冶金和金屬注塑”。
來自Autodesk的Duann Scott認為，雖然金屬AM將繼續(xù)成熟，但明年還不會完全成熟。“2017年是金屬AM從成為一個有潛力的孩子開始發(fā)展成為一個尷尬的青少年的一年，但2018年將不是AM成為一個全面運作的成年人的一年。隨著AM成熟，仍然會有相當大的成長痛苦，”Scott說。
Scott指出了制造商在擴大3D打印設(shè)備生產(chǎn)時可能面臨的問題。“金屬AM機器的銷售量從每個訂單1-5個增長到40-70個，生產(chǎn)規(guī)模從一個面包箱的大小到一個冰箱的大小，隨著初創(chuàng)企業(yè)的擴大，材料選擇板塊不斷擴大，主要材料公司以新的材料配方進入AM空間。隨著AM的優(yōu)化，生成設(shè)計和仿真工具的進入，軟件生態(tài)系統(tǒng)變得越來越廣泛和深入。由于潛在客戶的拉動，這種增長可能會大大增加，但硬件公司需要從每年數(shù)百臺到數(shù)千臺機器規(guī)模學習，材料公司需要開始處理散裝物流，而軟件公司將擁有不斷增加的機械和材料組合的數(shù)量，以優(yōu)化和模擬，雖然有巨大的增長潛力，但整個行業(yè)可能會遇到成長的痛苦。
Scott說，軟件將幫助進一步增強這些金屬技術(shù)。“我認為我們將在3D打印硬件方面看到更大、更快的延續(xù)，并在2018年繼續(xù)關(guān)注軟件方面的生成設(shè)計和仿真。通用電氣的Atlas系統(tǒng)，Adira的Tiled Laser Melting和一系列機器人定向能量沉積（DED）電池正式上市，這些承諾將為我們提供更大的部件。例如，更快的添加劑包括Desktop Metal的生產(chǎn)系統(tǒng)，其速度是激光金屬系統(tǒng)的100倍，Spee3D超聲波金屬冷噴涂工藝可以快速生產(chǎn)近凈成形零件，模擬可能成為所有金屬系統(tǒng)的AM工作流程的基礎(chǔ)，而生成設(shè)計將幫助工程師理解如何設(shè)計每種AM技術(shù)固有的自由度和約束條件。
聚合物和其他3D打印材料
雖然金屬一直在等待3D打印的急需增長，但塑料也隨著技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展。也有新材料正在開發(fā)，特別是陶瓷。
3D打印商業(yè)媒體首席執(zhí)行官兼創(chuàng)始人、高級分析師David Sher強調(diào)了3D打印材料的增長。“對于熱聚合物3D打印，PEEK 3D打印功能的可用性將有巨大的增長。”Sher說，臺式SLS將開始提供可行的解決方案，有四到五個不同的制造商。
Sher特別強調(diào)的Smartech公司，計劃將重點放在幾個新趨勢上：鋁合金AM，汽車AM部件生產(chǎn)，貴金屬AM、陶瓷AM的發(fā)展和先進熱聚合物（PEEK、PAEK、PEKK和PEI）3D打印功能的擴展。
3D Systems已經(jīng)與Sher的預測相匹配。根據(jù)Dunne的說法，該公司將推出一系列新型工業(yè)級SLS塑料，包括阻燃尼龍12。稱為DuraForm ProX FR1200，這種材料符合商用航空航天工業(yè)要求的內(nèi)部機艙部件的阻燃性閾值，符合FAR 25.853標準。此外，該材料符合AITM煙密度和毒性要求。
ORNL也將擴大BAAM 3D打印機的材料功能。實驗室現(xiàn)在正在與機器制造商Cincinnati Incorporated合作，修改BAAM以同時存放多種材料。這可以改善工具和模具以及其他產(chǎn)品的功能。
3D打印行業(yè)大咖淺談2018年3D打印發(fā)展趨勢
ORNL還正在開發(fā)用于BAAM和大型金屬3D打印機的閉環(huán)控制，這可能迎來一個全自動3D打印的時代。其他進展包括用連續(xù)纖維如碳纖維打印，以及多材料3D打印，例如泡沫與完全致密的基材的組合。
Sher表示，他也相信“建筑3D打印將在采用方面取得巨大的飛躍”。雖然我們已經(jīng)看到許多項目進行技術(shù)演示，但很少有公司使用3D打印的可用結(jié)構(gòu)。有幾個例外，特別是在迪拜的未來辦公室。
3D打印行業(yè)大咖淺談2018年3D打印發(fā)展趨勢
不過，Sher的預言也許是對的。那些追求建筑3D打印的是ORNL的MDF。該實驗室正在進行大規(guī)?；炷?D打印。具體而言，該實驗室正在研究“建造一個大規(guī)模的靈活系統(tǒng)，即使在不規(guī)則的地形上，也可以在幾個小時內(nèi)完成自動化施工。”
提高速度和生產(chǎn)力
AM目前是緩慢和昂貴的。然而，新技術(shù)正在使這項技術(shù)更快，通過提高3D打印的吞吐量潛在地降低每個部件的成本。
Sher說：“就整體工藝流程而言，所有主要（金屬粉末床熔合、聚合物粉末床熔合、光聚合和擠出）技術(shù)平均增長10倍，這意味著3D打印零件的數(shù)量增長10倍。這將通過更高的3D打印速度和更高的工作流程（以及后期處理）自動化來實現(xiàn)，這將導致汽車和一些消費市場等領(lǐng)域的更多采用”。
Carbon和3D Systems已經(jīng)開發(fā)出以更快的速度3D打印塑料部件的聚合物工藝。兩種工藝都依賴于一種數(shù)字光處理（DLP）形式，在這種形式中，光照射在樹脂桶中，由于使用了特殊的膜，因此可以比傳統(tǒng)方式更快地產(chǎn)生層數(shù)較少的各向同性部件。
Dunne認為，3D打印過程的速度將在2018年全面增長。“從硬件角度看，整個行業(yè)的打印機速度將會越來越快，原型和生產(chǎn)時間將為小型企業(yè)和企業(yè)帶來新的經(jīng)濟效益。”Dunne說。
提高生產(chǎn)力的關(guān)鍵也是行業(yè)內(nèi)正在開發(fā)的自動化技術(shù)。Materialise公司的Van der Schueren設(shè)想通過軟件來執(zhí)行這項工作，他表示：“隨著3D打印技術(shù)的日益成熟，重點將轉(zhuǎn)向精簡前后期生產(chǎn)流程。這樣做的最簡單方法是自動化流程中最耗時的部分。我們?nèi)绾晤A測這一趨勢的一個例子就是新推出的金屬化Materialise e-Stage，這是一個軟件模塊，可讓用戶完全自動地生成金屬3D打印的支撐結(jié)構(gòu)。”
硬件也將是自動化的關(guān)鍵。3D Systems和Carbon都在開發(fā)自動化連續(xù)DLP技術(shù)的方法。例如，3D Systems展示了其使用工業(yè)機器人手臂的Figure 4系統(tǒng)，可以在打印過程中自動地從各個工位移動部件，將完成的部件從打印工作臺上移除，將其裝入UV固化平臺以進一步加固，然后放置到最后清洗的平臺。最后，部件可以在最終資格站自動檢查。
3D打印行業(yè)大咖淺談2018年3D打印發(fā)展趨勢
3D Systems也正在開發(fā)一種自動化的金屬3D打印技術(shù)，在這種技術(shù)中，金屬粉末可以自動加載到機器中，零件可以自動從打印機中取出并進行后期處理。其他從事類似方法的公司還有Concept Laser。
未來的愿景
3D打印所提供的未來愿景之一就是大規(guī)模定制，即一次性生產(chǎn)大批客戶特定的產(chǎn)品。Dunne認為，這樣的過程正在慢慢實現(xiàn)。
Dunne反映說，到2018年，3D打印將繼續(xù)向受益于設(shè)計者和工程師的軌跡邁進，優(yōu)化設(shè)計和整合產(chǎn)品，以滿足嚴格的工業(yè)要求。他特別強調(diào)了技術(shù)在設(shè)計驗證和后來的小批量生產(chǎn)，患者和客戶特定產(chǎn)品以及“大規(guī)模復雜制造”方面的基礎(chǔ)將如何影響未來使用。
Materialise的Van der Schueren也認為，大規(guī)模定制正在慢慢成為現(xiàn)實。“經(jīng)過幾十年的統(tǒng)一大量生產(chǎn)的產(chǎn)品，我們看到了消費模式的變化。顧客需要的產(chǎn)品就像它們一樣獨特，適合他們的特定需求。這也適用于工業(yè)客戶，因為專業(yè)產(chǎn)品需要定制機器。3D打印是實現(xiàn)大規(guī)模定制的完美技術(shù)。”
結(jié)論
從整體角度來看，2017年是發(fā)展的一年。從3D打印的角度來看，這些發(fā)展可能被認為是更積極的。其中包括Markforged的Metal X 3D打印機，Desktop Metal的兩種新工藝，Xact Metal的廉價金屬3D打印機和SPEE3D的高速金屬3D打印機。Formlabs推出了臺式選擇性激光燒結(jié)（SLS）系統(tǒng)，而Carbon則推出了新型3D打印機和部分清洗套件。3D Systems的新任首席執(zhí)行官開始實施他的公司愿景，而惠普則將其Multi Jet Fusion融入了市場。我們也不能忘記GE Additive對行業(yè)的影響。
而2014年標志著泡沫破滅，特別是消費者3D打印，2018年似乎指向?qū)崿F(xiàn)許多3D打印的承諾。不管好或壞，2018年是新的一年，如果我們要追求技術(shù)發(fā)展的話，我們應該把這項技術(shù)用好。
下一篇：3d打印模型拋光的方法有哪些？
上一篇：手板復模選材需要注意哪些？
