降低門檻！入門級(jí)金屬3D打印機(jī)成Formnext 2021焦點(diǎn)

導(dǎo)讀：與傳統(tǒng)制造相比，金屬3D打印能夠減少制造成本，建立全新的本地化分布式供應(yīng)鏈。因此，格外受到制造商們的青睞。然而，從前的金屬3D打印機(jī)價(jià)格昂貴，使許多制造商望而卻步。Formnext 2021展會(huì)的舉行正在向世界證明這一問題將會(huì)被改善！

在法蘭克福舉行的Formnext 2021全球3D打印機(jī)貿(mào)易博覽會(huì)上，數(shù)十臺(tái)金屬3D打印機(jī)吸引了人群的目光。這些入門級(jí)金屬3D打印機(jī)不僅能夠用于設(shè)計(jì)生產(chǎn)備件，還被吹捧為公司快速、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)金屬原型的一種方式。并且，這些機(jī)器無需高成本、高功率激光器或其他危險(xiǎn)金屬粉末打印技術(shù)。

△金屬3D打印

而這些機(jī)器的價(jià)格從6000美元到25,000美元（約3.8萬-15.9萬人民幣）不等，這與早前動(dòng)輒250,000美元（約159.1萬人民幣）的金屬 3D 打印機(jī)形成了鮮明對(duì)比。現(xiàn)在，讓我們來看看這些機(jī)器都有哪些吧！

BCN3D利用Metal Pack解鎖金屬3D打印

BCN3D擅長制造塑料FDM桌面3D打印機(jī)，這次的Metal Pack是它首次進(jìn)入金屬3D打印領(lǐng)域。這款套件配備了價(jià)格約為1000美元的適配器，使臺(tái)式Epsilon打印機(jī)也能夠打印金屬絲，生產(chǎn)小金屬零件。事實(shí)上，包括Utlimaker和Makerbot在內(nèi)的幾個(gè)桌面3D打印機(jī)頂級(jí)品牌也都于2021年測試并批準(zhǔn)在機(jī)器上使用金屬絲。

△BCN3D的Epsilon 3D打印機(jī)使用BASF Forward AM金屬絲進(jìn)行3D打印。

Metal Pack包括BASF Forward AM生產(chǎn)的Ultrafuse ® 316L和Ultrafuse ®17-4PH、Magigoo 316L、兩個(gè)新的熱端和新的BCN3D黃銅刷。BCN3D還發(fā)布專用的金屬打印切片軟件BCN3D Stratos的附加組件，包括BCN3D Epsilon系列的打印配置文件。整個(gè)打印過程可分為三個(gè)步驟：打印、脫脂和燒結(jié)。

△在打印過程中，Ultrafuse® 316L和17-4 PH長絲含有高含量不銹鋼和聚合物粘合劑，便于打印。部件中的粘合劑成分在催化脫脂過程中被去除。隨后，零件在剛好低于金屬熔化溫度的情況下進(jìn)行后續(xù)燒結(jié)過程，使金屬顆粒聚結(jié)。最后，材料通過燒結(jié)達(dá)到最終性能。例如，硬度和強(qiáng)度等方面的性能。

這一步驟通過將金屬材料與粘合劑結(jié)合并轉(zhuǎn)化為長絲，利用普通的FDM/FFF打印機(jī)進(jìn)行金屬3D打印，大大減少了搭建金屬粉末床工藝所需要的系統(tǒng)成本。據(jù)悉，Metal Pack的第一批產(chǎn)品將于2022年1月發(fā)貨。

△BCN3D EPSILON W50 SC

Raise3D Technologies開發(fā)Forge 1發(fā)展金屬長絲打印

南極熊3D打印網(wǎng)注意到，位于加利福尼亞州爾灣市的Raise3D Technologies是目前專門為金屬絲開發(fā)3D打印機(jī)的制造商之一，更是一家中國公司。該公司剛剛推出Forge 1開始金屬3D打印的第一步，補(bǔ)充了現(xiàn)有的塑料3D打印機(jī)系列。Raise3D與金屬絲制造商BASF Forward AM合作開發(fā)了一種打印機(jī)，成本僅為現(xiàn)有金屬打印機(jī)的一小部分。

△Raise3D MetalFuse

Raise3D的金屬3D打印方案組合Raise3D MetalFuse曾在TCT Asia上展出，包括桌面金屬3D打印機(jī)Forge 1、脫脂機(jī)D200 – E和真空燒結(jié)設(shè)備S200 – C。方案利用間接金屬3D打印工藝，搭配Ultrafuse 316L和Ultrafuse 17-4PH與MIM設(shè)備兼容的特別版ideaMaker，能夠降低管理成本，解鎖批量生產(chǎn)能力。與CNC和SLM（選擇性激光熔化）等工藝相比，Metalfuse更節(jié)能、環(huán)保。據(jù)悉，Raise3D MetalFuse將于2022年面市。

△催化脫脂爐(D200-E) 和燒結(jié)爐 (S200-C) 用于對(duì)“綠色零件”進(jìn)行后處理，方式類似于巴斯夫金屬注射成型 (MIM) 工藝。

3DGence為金屬注射成型企業(yè)加速制造

波蘭公司3DGence也在Formnext上首次展示了新型FFF金屬3D打印機(jī)ElementMP260和MP350。MP260是一款緊湊型機(jī)器，旨在成為金屬注射成型企業(yè)的原型選擇；而MP350是一款中型金屬工業(yè)打印機(jī)，提供打印、脫脂和燒結(jié)的完整系統(tǒng)。

△ElementMP260和MP350

ELEMENT MP260將加工兩種關(guān)鍵材料，包括316L不銹鋼。MP260X版本也將在發(fā)布時(shí)提供，并將與當(dāng)前MIM技術(shù)中大多數(shù)可燒結(jié)長絲材料配合使用。打印機(jī)配備了增強(qiáng)型擠出系統(tǒng)、帶有材料檢測的硬化噴嘴以及專門的材料倉，使MP260成為當(dāng)前MIM工藝的有力支持技術(shù)。而MP350則在M260基礎(chǔ)上擴(kuò)大打印體積，且具有高通量、安全功能和更多的材料選擇。

Desktop Metal最小的金屬3D打印機(jī)Studio System

提到金屬3D打印，位于馬薩諸塞州伯靈頓的3D打印機(jī)制造商Desktop Metal不可不提。這家公司于2020年年底上市，并先后收購了兩個(gè)較大的競爭對(duì)手ExOne和EnvisionTEC。在2021年2月，它推出了最小的金屬3D打印機(jī)Studio System 2，深受希望使用不銹鋼、鈦​​和銅制作終端組件和功能原型的工程師歡迎。

△Studio System 2和配套爐子，照片來自 Desktop Metal

Desktop Metal的粘結(jié)金屬沉積 (Bound Metal Deposition，BMD) 工藝通常需要3臺(tái)設(shè)備：打印機(jī)、脫脂劑和燒結(jié)爐。但是Studio System 2經(jīng)過工藝改進(jìn)，跳過溶劑脫脂階段。機(jī)器首先通過軟件Fabricate實(shí)現(xiàn)從數(shù)字文件到燒結(jié)零件的無縫​​工作流程，然后利用基于FFF的擠出技術(shù)打印出由金屬粉末與聚合物和蠟粘合劑結(jié)合的“綠色部件”。新材料配方能夠使用戶直接將打印部件放入燒結(jié)爐中進(jìn)行熱脫脂，生產(chǎn)致密零件。另外，這款燒結(jié)爐適合辦公室使用。

△Studio System 2花費(fèi)更少的時(shí)間管理成本，將更多時(shí)間用于設(shè)計(jì)和制造零件

入門級(jí)金屬3D打印機(jī)或能進(jìn)一步推廣金屬3D打印發(fā)展

Formnext展會(huì)上的大量小型金屬3D打印機(jī)代表了消費(fèi)者對(duì)3D打印金屬部件的興趣日益濃厚。在成熟的工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)廣泛投產(chǎn)之前，入門級(jí)系統(tǒng)能夠用最快的速度幫助制造商了解這項(xiàng)技術(shù)。同時(shí)，這也能夠幫助3D打印機(jī)制造商更好地了解市場需求，進(jìn)一步探索如何利用這項(xiàng)技術(shù)緩解供應(yīng)鏈難題、更快地將金屬產(chǎn)品推向市場以及近岸關(guān)鍵零件制造。

△100W激光功率的MPRINT金屬3D打印機(jī)

金屬3D打印變得越簡單，覆蓋范圍就越廣。在過去十年中，金屬3D打印在各行各業(yè)的應(yīng)用都有明顯增長。但直到現(xiàn)在，它仍然缺乏入門級(jí)的技術(shù)。雖然有類似One Click Metal這樣致力于發(fā)展低成本激光粉末床系統(tǒng)的公司存在，但它的MPRINT+ 3D打印機(jī)也需要大約75萬人民幣。這使得許多有興趣的中小型企業(yè)望而卻步。

盡管市場上對(duì)能夠進(jìn)行汽車制造、航空級(jí)金屬部件、以及批量復(fù)雜零件加工的大型工業(yè)金屬3D打印機(jī)的需求強(qiáng)勁，但金屬3D打印領(lǐng)域的發(fā)展絕不能僅停留至此。適合辦公的金屬桌面3D打印機(jī)也是3D打印機(jī)行業(yè)的新亮點(diǎn)。尤其是Formnext 2021展出的這幾款入門級(jí)設(shè)備，清一色使用FFF技術(shù)。減少了昂貴的激光組件，采用最常見的FFF工藝，將金屬3D打印的門檻瞬間降至與塑料3D打印齊平。或許一兩年之后，桌面級(jí)金屬3D打印機(jī)也能夠像如今的FFF和LCD打印機(jī)一樣，更為普遍。

另外，換一種角度來看，除了使用更廉價(jià)的FFF工藝，金屬和聚合物粘合劑混合長絲也是將金屬3D打印技術(shù)降至入門級(jí)的關(guān)鍵。綜合以上公司的案例來看，F(xiàn)ormnext 2021展會(huì)上或許巴斯夫這類材料制造商才是金屬領(lǐng)域最大的贏家。

參考閱讀：

1. Metal 3D Printing Is A Market In Search Of An Entry Level
2. BCN3D releases the new Metal Pack to pave the way forstainless steel printing
3. BCN3D EPSILON W50 SC
4. Raise3D Reveals Their Roadmap at TCT Asia, with NewProduct Lines
5. MetalFuse
6. 3DGence forges into Metal FFF 3D Printing
7. Desktop Metal推出升級(jí)款桌面金屬3D打印機(jī)Studio System 2
8. Introduction to the Studio System
9. Studio System™ 2
10. One Click Metal推200W光纖激光器MPRINT + 金屬3D打印機(jī)

但是后期處理設(shè)備和配套設(shè)施就貴了