凭借无需支撑的金属3D打印技术

m_xiang

全球范围内，SLM类的金属3D打印机，激光器的数量越来越多。如果N年后，技术发展到使用100个激光器来同时进行烧结金属材料，速度效率／成本从量变到质变，那么会不会真的重塑金属加工行业呢？

曾经有过一个10个以上激光器的金属3D打印视频，有网友在留言处评论说，

△＂那是因为激光运动快而造成了视觉假象，小编也太蠢了吧？

＂

然而，10个左右激光器的金属3D打印机，真的要来了。

此前，南极熊报道过这家金属3D打印领域的初创公司Velo3D，凭借无需支撑的金属3D打印技术，Velo3D累计获得1．5亿美元（约合10亿人民币）融资，而且设备已经销售到多家航空航天公司（如SpaceX、Honeywell），以及石油天然气客户。如今，Velo3D再次取得技术的重大突破！

△传统金属3D打印需要支撑（左），VELO3D则无需支撑（右）

2020年10月21日，南极熊获悉，金属3D打印机制造商Velo3D宣布，推出了新型的8激光器Sapphire（蓝宝石）XC金属3D打印机。

Velo3D表示，这款机器已经接到了13台预订单（单台价格会达8位数人民币），与之前的Sapphire机器相比，新设备打印每个零件的成本可以降低75％，效率产能增加了500％。Sapphire XC的特点是拥有一个φ600mm x 550mm的打印仓，并配备了8个1000W激光器。据南极熊了解，这是市面上首台公开发布的8激光器金属3D打印机。

△Sapphire XC的打印尺寸为φ600mm x 550mm  （对比Sapphire的尺寸为φ 315mm x 400 mm ）。

虽然新系统发布了，但是交付需要等到2022年第一季度。在此之前Velo3D将忙于制造和交付已经订购的金属3D打印机。

Velo3D的创始人兼CEO Benny Buller表示：＂在不需要支撑结构的情况下，3D打印更大的金属零件，对许多工业终端用户来说非常有吸引力。客户将首次能够在大尺寸系统中3D打印任何的几何形状，零件质量有着绝对的保证。大型金属部件的质量保证至关重要，因为一旦打印失败将会造成非常大的经济损失（例如使用单激光的金属3D打印机，某个大型零件打印了30天，却在最后一部分出现问题，导致整个零件作废，不但损失了材料，还耽误了零件交付进程）。＂

核心技术

正如在之前的报道中所提到的，Velo3D开发了一种无需支撑结构（核心技术之一）的激光粉末床融合（PBF）的技术，用于3D打印金属部件。这是通过基于模拟的打印准备软件、高度控制的打印室气氛和闭环控制的结合来实现的。

△无支撑金属3D打印专利结构之一。

新的SapphireXC系统，南极熊预计将对3D打印行业产生相当大的影响。Velo3D通过在全球范围内快速部署，取得了大进展。高生产率加上较少的支撑结构意味着，对于一些特别领域的零件，Velo3D的技术非常有吸引力。到目前为止，这家公司已经决定将重点放在航空航天领域，并将进一步在石油和天然气行业进行推荐。

Velo3D通过分析和监控，拥有远超其他金属3D打印厂商的熔池和工艺控制能力（核心技术之二）。作为一家硅谷的初创企业，Velo3D认为改善制造的最佳路径是通过更好的软件和优化。

从新机器的预付订单来看，客户企业愿意下大本钱来购买使用这种新技术。Velo3D一跃成为PBF（粉末床金属3D打印）的主流厂商。

此外，新设备可用的材料有：F357铝，、钛合金、 Inconel 718和Hastelloy X。Inconel 718是一种航空材料，特别适用于燃气轮机部件的材料。同时，Hastelloy X与Inconel 718一样，也是一种镍基超级合金，用于石油和天然气加工零件。

Velo3D有一份 ＂Velo3D ＂认证的材料粉末清单，但材料体系也对外开放的，客户可以使用自己的材料。

钛合金是最常用的材料，其他两种材料支撑了Velo3D的能源和航空航天应用。F357铝材是与PWR公司合作开发的3D打印材料，PWR公司是一家动力单元散热器、中冷器公司，产品被广泛应用于赛车领域。EOS也有F357，GE的AP＆C也有。SLM Solutions也和Honeywell做了一个F357的项目。Sintavia 公司提供这种材料的零件。

F357铝可以焊接、阳极氧化和涂层，也许可以为空间应用和进一步的增强隔热涂层。这种材料也将是汽车轮毂和底盘部件的选择。但是，无论是在商用和军用航空领域，还是在DaoDan等应用中，F357都将是制造金属结构件的理想选择。
除了新机器，Velo3D还宣布旧系统可以升级。之前的Sapphire将在2021年第二季度通过硬件和软件升级升级到Sapphire Gen 2系统。升级后的系统与当前的蓝宝石系统相比，生产力和部分成本指标将有10－50％的提升。

Velo3D还表示，Sapphire XC使用了与Sapphire 相同的光学设计，重涂机，气流，控制和监视功能。

总而言之，Velo3D在金属3D打印行业再次取得重大进步，并将推动其它同行公司的发展。

多激光金属3D打印趋势

南极熊注意到，随着产业化应用的深入，下游客户对打印速度和效率的要求越来越高，各大SLM技术类的金属3D打印机厂商都在往多激光方向发展。无论是国外的EOS、SLM Solutiuons等，还是中国的铂力特、华曙高科、汉邦科技、易加三维、中瑞科技、鑫精合等一批厂商，都已经纷纷推出2激光、4激光的金属3D打印机，逐渐成为每家金属厂商的必备产品。