集成DED技術(shù)的自動(dòng)增材系統(tǒng)，Meltio開(kāi)辟大型金屬制造新應(yīng)用

自2019年5月成立以來(lái)的兩年半時(shí)間里，3D打印機(jī)制造商OEM Meltio取得了飛速的發(fā)展。南極熊了解到，除了在世界各地的客戶設(shè)施中安裝約110臺(tái)機(jī)器外，該公司還在西班牙南部建立了一個(gè)新工廠，在佛羅里達(dá)州建立了一個(gè)全新的設(shè)施中心，員工人數(shù)也上升到70人。

OEM Meltio公司的領(lǐng)先產(chǎn)品組合包括其Meltio M450小尺寸工業(yè)金屬3D打印機(jī)和Meltio引擎，旨在與數(shù)控機(jī)床、機(jī)械臂和龍門系統(tǒng)無(wú)縫集成，為客戶提供負(fù)擔(dān)得起的、可獲得的混合制造能力。

Meltio的首席技術(shù)官馬修斯（BrianMatthews）說(shuō)："我們明年的銷售量預(yù)計(jì)將超過(guò)200臺(tái)機(jī)器，這將真正使我們?cè)谠霾闹圃煨袠I(yè)內(nèi)上占據(jù)一個(gè)非常重要的位置。如果你看一下金屬市場(chǎng)，很少有公司每年銷售超過(guò)20-30臺(tái)機(jī)器，只有少數(shù)公司銷售超過(guò)100臺(tái)機(jī)器。我們的目標(biāo)是在未來(lái)幾年內(nèi)每年銷售約1000臺(tái)。因此，我認(rèn)為我們已經(jīng)是一個(gè)非常重要的參與者，即使在這個(gè)項(xiàng)目的開(kāi)始階段。"

Meltio的多金屬技術(shù)

線材激光金屬沉積（LMD）是Meltio一直在開(kāi)發(fā)的一種定向能沉積（DED）工藝，基于DED原理的打印系統(tǒng)的LMD工具頭利用多個(gè)高功率激光器將金屬原料直接熔化在下面的基體上，形成完全致密的金屬零件。該公司最近獲得了美國(guó)專利和商標(biāo)局（USPTO）頒發(fā)的第二項(xiàng)專利，Matthews說(shuō)這證明了LMD技術(shù)的新穎性。

他解釋說(shuō)："使用多個(gè)激光器使我們能夠在一個(gè)緊密集成的系統(tǒng)中擁有可擴(kuò)展的激光功率。因此，它非常緊湊，易于與數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人集成，并允許材料在軸上同軸進(jìn)給，這意味著每個(gè)方向在加工過(guò)程中看起來(lái)都一樣。激光器從垂直方向傾斜，這使得材料可以垂直進(jìn)入，這一點(diǎn)真的很關(guān)鍵，因?yàn)槭袌?chǎng)上大多數(shù)其他公司的激光線系統(tǒng)都傾向于將他們的送絲器放在軸外，就像一個(gè)側(cè)向送絲機(jī)制，但這會(huì)給你帶來(lái)很多限制。"

Meltio的第一批客戶是希望進(jìn)行材料研究的大學(xué)，由于能夠使用金屬絲和粉末進(jìn)行打印，這為該領(lǐng)域提供了許多可能性。從那時(shí)起，該公司已進(jìn)入生產(chǎn)階段，據(jù)Matthews說(shuō)，這才是 "真正的產(chǎn)量所在"。事實(shí)上，他說(shuō)Meltio公司99%的研發(fā)工作是在線材方面。

△由Meltio發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)器人集成公司生產(chǎn)的3D打印歧管。照片來(lái)自Meltio。

Matthews說(shuō)："在金屬打印領(lǐng)域，絲材幾乎是價(jià)格最低的打印材料。常規(guī)的PBF系統(tǒng)對(duì)粉末的質(zhì)量要求很高，必須有非常小的顆粒尺寸，而且顆粒必須是球形的。這意味著很多粉末因?yàn)椴皇乔蛐味�被拒收，因此這就增加了成本，例如，每公斤3或4美元的商品成本最終變成了每公斤50至100美元，而使用線材，成本只增加了一點(diǎn)，例如每公斤5或6美元。"

使用線材作為原料的另一個(gè)重要好處是材料的利用率，Matthews認(rèn)為這實(shí)際上是"百分之百"。當(dāng)考慮到線材的成本差異和材料利用率優(yōu)勢(shì)時(shí)，他繼續(xù)說(shuō)，成本最終會(huì)相差50倍，這就促使越來(lái)越多的客戶選擇線材。

不過(guò)，粉末確實(shí)有一些優(yōu)勢(shì)，如材料選擇和精細(xì)的功能梯度，因此Meltio這兩種材料都有產(chǎn)品提供。

Meltio引擎機(jī)器人集成

Meltio Engine的框架只受運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的限制，它可以在任何車間輕松整合，并由Meltio的LMD技術(shù)驅(qū)動(dòng)。由于不需要專門的設(shè)備，選擇原絲材料的用戶可以從清潔度中獲益。

Meltio Engine機(jī)器人集成將機(jī)器人手臂變成金屬3D打印系統(tǒng)，沒(méi)有固有的尺寸限制，因?yàn)楣ぷ鞣秶�只受運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的尺寸限制。機(jī)器人集成系統(tǒng)是大型復(fù)雜3D打印、維修、包覆和功能添加的理想選擇，能夠與市場(chǎng)上任何機(jī)器人手臂制造商和接口集成。

該系統(tǒng)可創(chuàng)建具有無(wú)限自由度的復(fù)雜零件，并在一個(gè)開(kāi)放的材料平臺(tái)上運(yùn)行，其中包括不銹鋼、低碳鋼、碳鋼、鈦和英科鎳合金。

Nieto說(shuō)："我們有一個(gè)開(kāi)放的平臺(tái)，這意味著運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，在這種情況下是機(jī)器人，是客戶可以選擇的東西。這意味著與數(shù)控系統(tǒng)相比，他們有更多的幾何自由度和更大的工作容積�？蛻艨梢酝ㄟ^(guò)帶來(lái)更多的應(yīng)用來(lái)為他們的業(yè)務(wù)增加價(jià)值�！�

機(jī)器人集成系統(tǒng)提供了與FDM類似的用戶體驗(yàn)，但用于金屬打印，其材料很容易通過(guò)傳感器向用戶提供反饋參數(shù)。使用雙外軸定位器的其他一些關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是，能夠垂直打印，為零件提供最佳的表面質(zhì)量，并且能夠?yàn)橥�一零件提供多種解決方案。

該系統(tǒng)因其可靠性而自豪，允許批量生產(chǎn)和制造相同質(zhì)量的多個(gè)打印件。機(jī)器人集成系統(tǒng)也有一些升級(jí)，包括一個(gè)可編程的電源，可以預(yù)熱材料以提高沉積率，還有一個(gè)雙線選項(xiàng)，可以通過(guò)快速換線同時(shí)進(jìn)行雙線材料的3D打印。

開(kāi)辟新的應(yīng)用

憑借其Meltio引擎機(jī)器人集成，OEMMeltio公司已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)各種新穎的應(yīng)用，展現(xiàn)出更強(qiáng)的機(jī)械性能，或者在時(shí)間、成本和材料使用方面可以更有效地制造。例如，他們能夠3D打印一個(gè)通常在渦輪機(jī)行業(yè)中出現(xiàn)的盤子，作為一個(gè)示范應(yīng)用，通過(guò)傳統(tǒng)方法制造通常非常昂貴。

Nieto解釋說(shuō)：“事實(shí)上，我們公司能夠以遠(yuǎn)低于從金屬塊上磨出的葉片的傳統(tǒng)成本來(lái)生產(chǎn)葉片。我們真的想表明，用我們的技術(shù)來(lái)制造是可能的，而且很便宜。這種制造方式很有趣，因?yàn)榕c銑削相比，可以制造出中空的輕質(zhì)零件。"

此外，Meltio的線材激光DED技術(shù)也被利用到了其他的各項(xiàng)領(lǐng)域。馬修斯補(bǔ)充表示，他們的產(chǎn)品已經(jīng)分布到很多行業(yè)，包括為醫(yī)療、航空航天、能源、汽車、電子和能源行業(yè)（包括核能）制造演示部件。通過(guò)與他們合作，進(jìn)一步發(fā)掘了DED技術(shù)的應(yīng)用潛力。

該公司還利用其LMD技術(shù)在一個(gè)3D打印的歧管內(nèi)實(shí)現(xiàn)了可變直徑和層高，并完成了一個(gè)三葉螺旋槳的優(yōu)化中空結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)速度。

Nieto說(shuō)："另一個(gè)例子是用于增壓器的旋轉(zhuǎn)螺桿壓縮機(jī)，我們認(rèn)為如果將其制成中空，可能是一個(gè)非常有趣的應(yīng)用。為了展示技術(shù)的可靠性，我們用兩種方式做了懸空測(cè)試。一種是對(duì)工具進(jìn)行定向，直到達(dá)到90度，還有一種是對(duì)工具頭的位置進(jìn)行定向，使其始終處于垂直狀態(tài)，我們?cè)趦煞N方式下都取得了類似的結(jié)果。"

△3D打印的旋轉(zhuǎn)螺桿壓縮機(jī)。圖片來(lái)自Meltio

Meltio的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃

展望未來(lái)，Meltio希望繼續(xù)其快速增長(zhǎng)的軌跡，在開(kāi)拓進(jìn)入中國(guó)和印度等新市場(chǎng)的同時(shí)，爭(zhēng)取明年將公司員工人數(shù)擴(kuò)充一倍。

馬修斯說(shuō)："我們計(jì)劃在2022年至少在印度和中國(guó)開(kāi)設(shè)展示廳，還有一些其他市場(chǎng)，明年可能會(huì)在全球開(kāi)設(shè)四到五個(gè)展廳。當(dāng)然，我們也將在這些地區(qū)建立一個(gè)渠道。增加人員是經(jīng)過(guò)深思熟慮的舉措，將使公司的研發(fā)能力繼續(xù)加強(qiáng)，并增加機(jī)器的銷售數(shù)量，這兩個(gè)方面都需要公司的生產(chǎn)能力增長(zhǎng)。這是我們?cè)诿髂赀M(jìn)行的一項(xiàng)相當(dāng)大的投資，但這項(xiàng)投資是由我們真正引以為豪的東西所驅(qū)動(dòng)的，作為一家公司，我們完全是有機(jī)會(huì)的。"

最后，他補(bǔ)充表示，需求決定了公司的發(fā)展，正是因?yàn)橛行枨螅�他們才可以賣出那么多機(jī)器，進(jìn)而成就了公司今天的業(yè)績(jī)。