3D打印和CNC：混合制造的優(yōu)劣勢(shì)、應(yīng)用、供應(yīng)商

導(dǎo)讀：3D打印和機(jī)械加工通常被視為"競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手"，但它們也可以是"合作伙伴"。3D打印部件通常需要經(jīng)過(guò)機(jī)加工以產(chǎn)生更高的公差和更好的表面光潔度。同時(shí)，曾經(jīng)由一塊實(shí)心金屬塊銑削而成的零件可以用3D打印技術(shù)更快的進(jìn)行制造，并且形狀更加復(fù)雜。越來(lái)越多的混合制造機(jī)器將3D打印和 CNC 機(jī)械整合到一個(gè)包中，以更好地自動(dòng)化和加速零件生產(chǎn)。那么，它們的發(fā)展如何?混合制造的前景如何？



混合制造設(shè)備制造商表示，混合技術(shù)克服了兩種技術(shù)的缺點(diǎn)，使制造商能夠以更低的成本更快地生產(chǎn)出更精確、質(zhì)量更高的部件。它比單獨(dú)加工更少浪費(fèi)，比單獨(dú) 3D打印更高效、更精確，無(wú)需人工移動(dòng)零件，無(wú)也需對(duì)兩臺(tái)不同的設(shè)備進(jìn)行編程。


△直接能量沉積和 CNC 銑削的結(jié)合（來(lái)源：DMG MORI）

了解什么是混合制造機(jī)器，這些機(jī)器的優(yōu)勢(shì)是什么，有助于進(jìn)一步對(duì)混合制造進(jìn)行探索和研究，如果你也感興趣，就和南極熊一起看下去吧！

什么是混合式 CNC-3D 打印機(jī)？


△工業(yè)機(jī)器制造商 Romi 與 Hybrid Manufacturing Technologies 合作，在 2021 年提供一系列混合機(jī)器（來(lái)源：Romi）

混合制造是一種相對(duì)較新的方法，它是將增材制造和減材制造技術(shù)結(jié)合在一臺(tái)機(jī)器上。這些機(jī)器使用3D打印來(lái)生產(chǎn)金屬或塑料零件的近凈形狀。然后，通過(guò)機(jī)器中的另一個(gè)單元或工具頭將零件銑削到所需的公差。經(jīng)過(guò)混合制造，制造商（及其客戶）可以獲得增材制造生產(chǎn)出的復(fù)雜幾何形狀和銑削加工的表面質(zhì)量。除了從頭開(kāi)始構(gòu)建零件外，這些機(jī)器還非常適合為現(xiàn)有零件添加新的功能、進(jìn)行零件維修以及在加工后工序之前為零件涂上涂層。

混合制造機(jī)器因制造商而異，但通常分為兩類：順序混合制造＆交替混合制造

●順序混合制造機(jī)器首先完成完整的 AM 加工，即進(jìn)入減材過(guò)程之前生產(chǎn)3D打印的近凈形狀部件。

●交替混合制造機(jī)器在整個(gè)制造過(guò)程中會(huì)在AM和銑削單元之間交換。一些交替混合機(jī)器甚至可以在機(jī)加工部件的同時(shí)用AM打印其余部分。


△先是 3D 打印，然后 CNC 加工以獲得光滑的表面光潔度（來(lái)源：Meltio）

從技術(shù)上講，幾乎任何 3D 打印技術(shù)都可以與 CNC 機(jī)器相結(jié)合，然而，該技術(shù)仍在發(fā)展，目前的選擇僅限于幾種組合。這些包括：

●DED/CNC：定向能量沉積 (DED) 是一種金屬增材制造技術(shù)，材料（金屬絲或粉末）通過(guò)狹窄的噴嘴送入，并通過(guò)電弧、激光或電子束熔化成型。DED 的優(yōu)點(diǎn)是能夠從任何角度進(jìn)給材料，從而實(shí)現(xiàn)5軸沉積。

●LPBF/CNC：在激光粉末床熔化 (LPBF) 中，機(jī)器放置一層薄薄的金屬粉末，用激光熔化該層的形狀，然后重復(fù)該過(guò)程，直到零件完成。LPBF 理論上可以生產(chǎn)沒(méi)有支撐結(jié)構(gòu)的部件，因?yàn)橹車�未熔合的粉末提供了必要的支撐�?br />
●FDM/CNC：與前兩種方法不同，熔融沉積建模 (FDM) 打印機(jī)熔化并逐層擠出金屬或熱塑性長(zhǎng)絲或顆粒，以創(chuàng)建所需的幾何形狀。這種技術(shù)十分經(jīng)濟(jì)，同時(shí)仍然具有良好的強(qiáng)度（特別是增強(qiáng)聚合物長(zhǎng)絲），但部件在打印過(guò)程中可能需要支撐結(jié)構(gòu)。


△用于 CAD 和 CAM 編程的西門(mén)子 NX 為增材制造提供了新的解決方案（來(lái)源：DMG Mori）

混合制造是一種可行的解決方案，除了修復(fù)現(xiàn)有部件外，還可以生產(chǎn)原型和具有功能性的最終用途部件�；旌现圃鞂�(duì)于需要增材制造和機(jī)加工能力的小型公司特別有吸引力。這些機(jī)器可以讓他們生產(chǎn)兩種（或混合）零件，而無(wú)需投資購(gòu)買(mǎi)兩臺(tái)機(jī)器。它還可以解決某些行業(yè)的嚴(yán)苛要求，例如汽車和航空航天中的零件復(fù)雜性和生產(chǎn)率。

混合制造機(jī)器的優(yōu)缺點(diǎn)


△由于需要生產(chǎn)鑄模，制造復(fù)雜的葉輪需要長(zhǎng)達(dá) 25 周的時(shí)間。DMG Mori 在 Lasertec 65 DED 上的混合制造將時(shí)間縮短到不到一周（來(lái)源：DMG Mori）

與純 AM 或減材方法相比，混合制造具有許多優(yōu)勢(shì)：
●它最重要的優(yōu)勢(shì)之一是能夠提高生產(chǎn)率。由于 AM 和加工過(guò)程都在一臺(tái)機(jī)器上運(yùn)行，因此無(wú)需更換零件和重新校準(zhǔn)設(shè)備。加工單元還可以部分或完全替代手動(dòng) AM 后處理，這也加快了生產(chǎn)速度。

●與大多數(shù)單獨(dú)的3D打印機(jī)相比，混合制造可以實(shí)現(xiàn)更高的精度和更嚴(yán)格的公差。增材制造可以創(chuàng)建比機(jī)加工更復(fù)雜的幾何形狀和零件結(jié)構(gòu)，例如零件整合、內(nèi)部通道和格子填充。在一臺(tái)機(jī)器上生產(chǎn)整個(gè)零件也減少了加工缺陷或錯(cuò)誤的可能性。

●混合機(jī)器能夠在單個(gè)零件中使用多種材料，從而顯著提高機(jī)械性能和節(jié)約成本�？梢杂脧�(qiáng)度更高的金屬包覆較弱的零件，添加高性能材料以改善零件運(yùn)動(dòng)或熱傳遞，或者通過(guò)僅在需要的地方使用昂貴的材料來(lái)節(jié)省材料成本。

●混合制造可以減少前期投資和運(yùn)行成本。與同時(shí)購(gòu)買(mǎi) CNC 機(jī)器和工業(yè) 3D 打印機(jī)相比，直接購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)混合機(jī)器更便宜。與單獨(dú)的 AM 和 CNC 單元相比，單個(gè)混合機(jī)器消耗的能源更少，需要的占地面積也更少。


△靈活地在增材制造和銑削之間切換，獲得具有內(nèi)部冷卻通道等功能的部件（來(lái)源：DMG Mori）

最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)， 混合制造消除了減材技術(shù)的浪費(fèi)情況，材料消耗減少了高達(dá) 97% 。使用 DED/CNC 機(jī)器，也可以僅將材料添加到選定位置。這用戶通過(guò)向零件添加金屬來(lái)修復(fù)損壞的組件并加快生產(chǎn)，例如用于海洋和石油和天然氣行業(yè)的組件。同時(shí)，CNC 單元可以在材料沉積運(yùn)行之間加工精細(xì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

盡管具有巨大的優(yōu)勢(shì)，混合制造并不能滿足所有制造需求，也存在一些缺點(diǎn)：

●雖然這些機(jī)器可以降低初始投資，但它們并不便宜，而且可能超出小公司的預(yù)算。

●操作混合機(jī)器可能很復(fù)雜，需要操作員對(duì) 3D 打印和 CNC 加工有復(fù)雜的了解，以確定制造給定零件的最佳方法。

混合制造機(jī)器的應(yīng)用


△用于航空航天業(yè)的執(zhí)行器組件展示了混合制造機(jī)器如何為現(xiàn)有金屬管添加復(fù)雜功能（來(lái)源：AMRC）

混合制造適用于許多行業(yè)，任何依賴于金屬或熱塑性塑料精密制造部件的應(yīng)用都將從混合制造技術(shù)中受益。特別適合的行業(yè)是：

●航空航天：航空航天工業(yè)需要具有嚴(yán)格公差的耐熱、堅(jiān)固、輕便的部件�；旌现圃炜梢杂迷鰪�(qiáng)熱塑性塑料和鋁等金屬制造這些部件。

●汽車：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤(pán)包含大量復(fù)雜零件。混合制造使汽車制造商能夠在一臺(tái)機(jī)器上生產(chǎn)這些部件，從而降低材料和勞動(dòng)力成本。

●通用工程：較長(zhǎng)的正常運(yùn)行時(shí)間對(duì)任何制造業(yè)都至關(guān)重要。借助混合制造解決方案，可以修復(fù)損壞的機(jī)械部件，從而降低成本并減少常備庫(kù)存。

●醫(yī)療：混合制造可以幫助醫(yī)療專業(yè)人員打造完美貼合的定制植入物、假肢和手術(shù)工具。AM 組件允許零件定制，而 CNC 加工可確保理想的零件質(zhì)量。

一些具體案例如下：
●航天領(lǐng)域：
謝菲爾德大學(xué)先進(jìn)制造研究中心 (AMRC) 的工程師旨在研究和開(kāi)發(fā)推進(jìn)制造技術(shù)的新方法。作為該目標(biāo)的一部分，他們?cè)O(shè)計(jì)了一種新方法來(lái)制造航空航天工業(yè)的關(guān)鍵執(zhí)行器部件（如上圖所示）。這些執(zhí)行器傳統(tǒng)上是通過(guò)將實(shí)心金屬棒加工成一定形狀來(lái)制造的。使用 DED/CNC 機(jī)器，AMRC 可以將原料部件改為管材。通過(guò)優(yōu)化順序增材制造和加工過(guò)程，研究人員可以將 3D 打印金屬添加到原料管中，這種方法提高了加工操作的穩(wěn)定性并顯著降低了材料消耗�！笆褂没旌现圃炜梢院�(jiǎn)化特征加工策略，混合加工將成本降低 23%”新興加工技術(shù)的技術(shù)研究員 Nikolaos Tapoglou 解釋道。

●工程
Sulzer是一家瑞士制造商，為石油和天然氣以及能源行業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵運(yùn)營(yíng)部件，包括泵。葉輪是泵的重要部件，但由于腐蝕性液體流過(guò)它們，它們會(huì)遭受嚴(yán)重磨損，需要定期更換。Sulzer過(guò)去使用傳統(tǒng)機(jī)加工制造葉輪，但其復(fù)雜的幾何形狀導(dǎo)致交貨時(shí)間極長(zhǎng)。通過(guò)實(shí)施使用 Siemens NX 混合 CAD/CAM 軟件操作的 DMG Mori Lasertec 65 DED/CNC 機(jī)器，Sulzer 現(xiàn)在可以通過(guò)在 AM 和機(jī)加工方法之間交替來(lái)構(gòu)建葉輪的復(fù)雜通道結(jié)構(gòu)。該公司已將其交貨時(shí)間縮短了 25 倍，現(xiàn)在可以銑削以前無(wú)法進(jìn)入的區(qū)域，生產(chǎn)出具有高表面質(zhì)量的零件，從而提高了效率。此外，混合動(dòng)力機(jī)器使公司能夠制造比以前更大的部件。


△具有一致冷卻通道的模具，然后用 H13 工具鋼進(jìn)行加工，耗時(shí)大約 86 小時(shí)，但需要操作員的時(shí)間不到一個(gè)小時(shí)（來(lái)源：Mantle）

●醫(yī)療
一家全球醫(yī)療設(shè)備制造商使用工具鋼模具生產(chǎn)高溫塑料原型零件。由于新模具的交貨時(shí)間很長(zhǎng)，該公司難以及時(shí)將新產(chǎn)品推向市場(chǎng)。它曾嘗試過(guò) 3D 打印塑料模具嵌件，但它們的絕緣性能和表面光潔度限制導(dǎo)致原型和最終零件之間的材料限制和不準(zhǔn)確。為了解決這個(gè)問(wèn)題，該公司選擇了 Mantle P-200 HM 機(jī)器。借助 P-200，該公司使用 P2X 工具鋼材料 3D 打印模具嵌件，并將其加工成最終形狀。這種方法導(dǎo)致模具嵌件具有極其嚴(yán)格的 (0.001”) 公差和光滑的啞光表面，在成型前不需要表面精加工。模具在高達(dá) 600 °C 的成型溫度下表現(xiàn)完美。混合工藝將新模具的交貨時(shí)間縮短了 80% 以上，從 7 周縮短到 8 天。此外，這家醫(yī)療公司的制造成本下降了 50% 以上。

混合 CNC/3D 打印機(jī)


△DMG Mori 的巨型混合動(dòng)力 Lasertec 8000 DED / 車銑復(fù)合機(jī)床（來(lái)源：DMG Mori）

盡管 HM（混合制造） 技術(shù)仍處于相對(duì)初級(jí)階段，但市場(chǎng)上已經(jīng)有很多混合制造機(jī)器制造商了。機(jī)器種類繁多，用戶可以輕松選擇符合其材料、生產(chǎn)率和預(yù)算需求的解決方案，而不會(huì)影響零件質(zhì)量。

1. Zmorph FAB


△Zmorph 的3D打印機(jī)稱-Fab（來(lái)源：Zmorph）

Zmorph FAB 是今天列出的混合制造機(jī)器中最小的混合打印機(jī)。該公司表示，這款多工具3D打印機(jī)包括一個(gè)單擠出機(jī)或雙擠出機(jī)3D打印機(jī)、一個(gè) CNC 銑削工具頭和一個(gè)厚膏擠出機(jī)，在實(shí)驗(yàn)應(yīng)用、材料、研究和定制裝飾方面具有廣泛的潛力。Zmorph 用于 3D 打印和 CNC 銑削的一體化軟件，稱為 Voxelizer，具有用于 CNC 程序的 CAM 標(biāo)準(zhǔn)工作流程和 STEP 操作，能夠在一個(gè) G 代碼中更改工具，以及路徑可視化。

Zmorph 表示，借助自動(dòng)工具頭檢測(cè)，F(xiàn)ab 的工作流程變化很快，效率很高�？梢约庸�Fab上3D打印的零件，但這里的重點(diǎn)更多地放在單臺(tái)機(jī)器的雙重用途上，而不是像其他大多數(shù)工業(yè)機(jī)器那樣在單個(gè)過(guò)程中執(zhí)行減材和增材制造。

2. Diabase H系列打印機(jī)


△來(lái)自 Diabase 的 FDM/CNC 銑床（來(lái)源：Diabase）

位于科羅拉多州的 Diabase Engineering 的 H 系列目前僅包括一臺(tái)機(jī)器 — H5-400。但這款 FDM/CNC 銑床的目標(biāo)很高。Diabase 的設(shè)計(jì)目標(biāo)一直是使機(jī)器盡可能易于使用，使一個(gè)人可以使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)來(lái)操作它。H5-400 配備一個(gè) 5 工位自動(dòng)換刀器，帶有 14 個(gè)銑刀和三個(gè)打印頭。全向接觸式測(cè)頭可自動(dòng)進(jìn)行床身補(bǔ)償、邊緣檢測(cè)和機(jī)器校準(zhǔn)。該機(jī)器可以打印任何適合最高熱端溫度 310°C 的熱塑性塑料。

打印噴嘴具有自清潔和灌注功能，使 H5-400 能夠在一次打印中組合多種材料。機(jī)器運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn) G 代碼，因此操作員可以使用他們熟悉的任何切片器和 CAM 包，進(jìn)一步提高可用性。

3. Namma Eva


△Eva 三合一混合制造機(jī)（來(lái)源：Namma）

法國(guó)制造初創(chuàng)公司Namma提供 Eva 三合一混合制造機(jī)器。這臺(tái)大幅面機(jī)器結(jié)合了 FDM 3D 打印機(jī)擠出機(jī)、CNC 銑頭以及激光切割機(jī)和雕刻機(jī)。只需更換工具頭即可。多種多樣的生產(chǎn)選擇使 Eva 成為一個(gè)非常通用的制造解決方案。但是，Eva的多功能性并不止于此。對(duì)于 FDM 打印，Eva 有兩個(gè)可快速更換的工具頭，一個(gè)帶有雙擠出機(jī)，另一個(gè)用于快速打印。該機(jī)器支持多種熱塑性塑料，包括 ABS 碳纖維、PLA、尼龍、PC 和 TPU。3 軸 CNC 組件還具有獨(dú)立的工具頭，適用于從木材、塑料到鋁等柔軟耐用的材料。同樣，激光雕刻機(jī)/切割機(jī)具有低功率和高功率工具頭選項(xiàng)。

這些工具可以在不到一分鐘的時(shí)間內(nèi)相互交換。一個(gè)人可以使用 N-Play 軟件操作所有三個(gè)制造過(guò)程。Namma EVA 的構(gòu)建體積為 1,000 x 500 x 500 毫米，是一款功能強(qiáng)大且靈活的塑料混合制造機(jī)器。

4. 3D Systems Atlas HS


△Atlas HS 混合 3D 打印機(jī) CNC 機(jī)器（來(lái)源：3D Systems）

在 2022 年被行業(yè)巨頭 3D Systems 收購(gòu)之前， Titan Robotics 多年來(lái)一直在制造Atlas HS混合增材和減材機(jī)器。Atlas 通過(guò)顆粒擠壓快速打印，然后在打印過(guò)程中或之后通過(guò)銑削快速平滑零件，同時(shí)將零件保留在打印床上。Atlas HS 的設(shè)計(jì)和制造旨在滿足航空航天、汽車、鑄造和消費(fèi)品等行業(yè)客戶的需求。該公司表示，Atlas HS 上的混合增材和減材系統(tǒng)使用戶能夠在一臺(tái)機(jī)器上快速且經(jīng)濟(jì)高效地制造最終用途零件、模型、模具、工具、夾具和夾具。

用戶可以使用顆粒原料將材料成本降低多達(dá) 10 倍，并通過(guò)在打印床上自動(dòng)銑削零件來(lái)降低人工成本。Atlas-HS 上的高溫材料包括 CF-PEI、GF-PEKK 和 GF-PC，帶有 Titan 自己的顆粒擠出系統(tǒng)和工業(yè)加熱外殼。Atlas-HS 在同一個(gè)龍門(mén)架上集成了一個(gè) 3 軸銑削系統(tǒng)，因此可以在打印過(guò)程中和之后對(duì) 3D 打印部件進(jìn)行加工。Atlas HS 還提供雙顆粒擠出機(jī)和用于雙重打印和銑削功能的主軸工具頭

5. Sugino Xtended


△Sugino Xtended 3D CNC（來(lái)源：Sugino）

總部位于意大利的Sugino 的 Xtended使用基于粉末的激光金屬沉積 (LMD)（DED 的一種形式）來(lái) 3D 打印金屬零部件。該平臺(tái)采用雙頭設(shè)置，結(jié)合了 Ambit（如下所示）激光加工頭和帶 13 種工具選項(xiàng)的 5 軸 CNC 頭。LMD 使用1,064 nm 光纖激光器，與鉻鎳鐵合金、鈷合金、不銹鋼和工具鋼兼容。標(biāo)準(zhǔn)加工頭具有 200-700W 的功率輸出和 0.8-1.2 毫米的沉積寬度，而可選的二次加工將功率提高到 500-1,000W，同時(shí)還將沉積寬度增加到 1.5-2.2 毫米。CNC 刀具選項(xiàng)可從 13 種刀具擴(kuò)展到 21 種刀具，特別用于快速原型制作和修復(fù)現(xiàn)有的、損壞的零部件。


6. Matsuura (松浦) Lumex Avance-60


△Matsuura (松浦)Lumex Avance-60 混合3D打印機(jī)和數(shù)控銑床

日本制造商 Matsuura 是2002年首批將增材制造和減材制造商業(yè)化的公司之一。Lumex Avance-60 采用 SLM 3D 打印機(jī)，可以使用 1,000W 鐿光纖激光器處理 Matsuura 的金屬粉末，包括不銹鋼、鈷、鈦、鋁和鎳合金。該機(jī)器具有 600 x 600 x 500 毫米的打印體積，可以快速高效地打印大型部件，例如整個(gè) V8 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。它還具有用于材料回收的自動(dòng)粉末回收系統(tǒng)。Lumex Avance-60 采用高速銑削主軸，用于 CNC 加工，提供 20 種刀具選項(xiàng)。該機(jī)器使用 Matsuura 專有的 CAM 軟件來(lái)定義激光掃描和銑削路徑。

除了 Lumex Avance-60 之外，Matsuura 還生產(chǎn)功能更弱但更緊湊的 Lumex Avance-25 型號(hào)。這種低端型號(hào)具有相同的工具選項(xiàng)，但主軸電機(jī)和激光器的功率較弱。這兩種型號(hào)都針對(duì)廣泛的行業(yè)，從原型制作和注塑成型到要求苛刻的汽車、航空航天、醫(yī)療和能源應(yīng)用。
7. 日本沙迪克Sodick
2014年7月，日本沙迪克公司（Sodick）宣布開(kāi)發(fā)出使用金屬材料加工的3D打印機(jī)“OPM250L”，將于2014年10月開(kāi)始銷售。這款打印機(jī)采用金屬光成型復(fù)合加工方法，利用激光熔融凝固金屬粉末的沉積成型與基于切削加工的精加工組合在一起。




8. DMG Mori Lasertec Hybrid


△DMG Mori Lasertec 系列混合 DED 3D 打印 CNC 銑床（來(lái)源：DMG Mori）

DMG Mori 生產(chǎn) Lasertec 系列混合 DED 3D 打印 CNC 銑床。Lasertec 系列包括 Lasertec 65、125、3000 和 6600。每臺(tái)機(jī)器都有一個(gè)用于金屬材料沉積的 5 軸同軸噴嘴，每臺(tái)都配備了 3,000W 光纖激光器，但 6600 除外，它將默認(rèn)激光功率降至 2,000W。它們支持多種金屬材料，從不銹鋼和工具鋼到鎳和銅合金、鈷鉻合金和青銅。2022 年，該公司為混合動(dòng)力機(jī)器增加了新開(kāi)發(fā)的藍(lán)色激光器。它具有更好的吸收性能，例如，可以加工純銅。

由于能夠生產(chǎn)近四米長(zhǎng)的零件（在 6600 上），DMG Mori 將 Lasertec 系列定位于制造和維修要求苛刻的行業(yè)的零件。通過(guò)集成數(shù)字化解決方案，這些機(jī)器面向航空航天、石油和天然氣、能源和工程領(lǐng)域。

9. Eco-Hybrid


△Hans Weber Eco-Hybrid有四種尺寸可供選擇，將熔融顆粒制造或 FDM 打印與顆粒材料和加工相結(jié)合。

連續(xù)增材打印工藝允許生產(chǎn)大批量和極具彈性的組件。在打印之后或打印期間，進(jìn)行 5 軸加工以優(yōu)化精度和表面。該公司表示，這使得該系統(tǒng)成為生產(chǎn)用作快速原型或用于最終生產(chǎn)小型和大型系列的粗略部件的理想選擇。由于其尺寸范圍很大，最大的打印機(jī)可以用于建筑行業(yè)的模板制造或模具制造行業(yè)的鑄模制造。CNC 加工能提高精度和光潔度。

10.CEAD BEAD


△CEAD 的 BEAD 是用于大規(guī)模 3D 打印和精密銑削的一體式解決方案（來(lái)源：CEAD）

德國(guó)的 CEAD 于 2021 年與意大利的 Belotti 合作，利用他們各自在增材制造和減材制造方面的專業(yè)知識(shí)制造了BEAD，這是一種大型增材制造機(jī)器。BEAD 采用 CEAD 工業(yè)級(jí) FDM 擠出機(jī)，使用聚合物顆粒。該系統(tǒng)的最高噴嘴溫度為 400°C，可以打印多數(shù)顆粒狀熱塑性塑料，從 PP、ABS 和 PETG 到纖維增強(qiáng)和高性能材料，如 CF 尼龍或 PEEK。利用Belotti 的 5 軸 CNC 加工中心和 8 到 60 個(gè)工具更換位置，BEAD 提供了大量的多功能性。該機(jī)器有多種龍門(mén)架配置，尺寸可達(dá) 50 x 11 x 5 米。由于廣泛的材料庫(kù)和巨大的格式，BEAD 被用于航空航天、汽車和海洋工業(yè)，以生產(chǎn)模具、插頭和高壓滅菌工具。

11. Mazak Integrex i-400 AM


△Mazak Integrex i-400 AM 混合 3D 打印機(jī)和 CNC 銑床（來(lái)源：Mazak）

日本Mazak的Integrex i-400 AM是一款 5 軸 DED/CNC 機(jī)器，該公司稱此款機(jī)器是用于零件高效一體化加工的解決方案。Integrex i-400 AM 使用光纖激光器熔化金屬粉末。Mazak 表示，該機(jī)器能夠?qū)⒍喾N金屬材料連接成一個(gè)零件，從而能夠修復(fù)渦輪葉片等要求苛刻的部件。自動(dòng)換刀裝置根據(jù)使用的材料和系統(tǒng)屬性將高速或高精度刀頭裝入 CNC 機(jī)床。Mazak還提供該機(jī)器的 Integrex i-400S AM 版本，此升級(jí)版本增加了車削主軸和銑削主軸，以最大限度地減少對(duì)夾具、工具和處理的需求。

12. Optomec Lens Machine Tool Systems


△Optomec Lens 860 混合制造系統(tǒng)（來(lái)源：Optomec）

Optomec 總部位于新墨西哥州，成立于 1997 年，是增材制造領(lǐng)域的資深人士。該公司生產(chǎn)結(jié)合了 DED 金屬打印機(jī)和 CNC 銑削的Lens 860 機(jī)床系統(tǒng)(MTS)。MTS 機(jī)器有開(kāi)放式或受控氣氛兩種版本。兩臺(tái)機(jī)器都提供相同的生產(chǎn)率，配備 3kW 激光器、四個(gè)送粉器和一個(gè) 16 工具 ATC。它們標(biāo)配了 3 軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，但可以選擇升級(jí)到 4 軸或 5 軸系統(tǒng)。兩臺(tái) Lens 機(jī)器都使用帶有專有 Optomec 軟件的西門(mén)子控制器。

13. Mantle P-200


△用于模具和工具制造的 Mantle P-200 混合制造系統(tǒng)（來(lái)源：Mantle）

加利福尼亞初創(chuàng)公司 Mantle 生產(chǎn)一種獨(dú)特的混合制造機(jī)器，專注于模具和工具的制造。Mantle 的 P-200使用專有的金屬擠壓 3D 打印技術(shù)，稱為 TrueShape 工藝。P-200 將此工藝與高精度 CNC 工具結(jié)合在一臺(tái)機(jī)器中。TrueShape 方法類似于 FDM，但使用 Mantle 的金屬糊狀材料，包括 P2X 和 H13 工具鋼。這些漿料被分層擠壓、干燥，然后進(jìn)行 CNC 加工以提高精度和改善表面光潔度。最后，零件必須在高溫爐中燒結(jié)成致密的鋼部件，例如 Mantle 的 F-200。

Mantle 指出這種專有工藝為組件提供了極高的細(xì)節(jié)精度和無(wú)層線的高質(zhì)量表面。P-200 可以生產(chǎn)用于醫(yī)療和消費(fèi)品生產(chǎn)的精密模具。Mantle 的軟件會(huì)自動(dòng)為每個(gè)零件確定最佳的加法和減法刀具路徑策略。

14. Meltio Hybrid Engine


△Meltio Engine 金屬 3D 打印單元可以集成到幾乎任何 CNC 機(jī)器中（來(lái)源：Meltio）

西班牙金屬 3D 打印機(jī)制造商 Meltio 提供了一個(gè)名為Meltio Engine的 CNC 集成單元，它可以將幾乎任何工業(yè) CNC 機(jī)器或機(jī)器人平臺(tái)變成一個(gè)沒(méi)有固有尺寸限制的混合金屬制造系統(tǒng)。該公司表示，通過(guò)改造用戶現(xiàn)有的 CNC 機(jī)器，用戶將擁有一種新的能力來(lái)進(jìn)行具有成本效益的組件創(chuàng)建、維修、零件擴(kuò)充和功能添加Meltio 系統(tǒng)是一種定向能量沉積 (DED) 工藝，當(dāng)焊珠被引入激光生成的熔池時(shí)，焊珠以粉末或線材的形式精確堆疊在一起。Meltio 的技術(shù)封裝在一個(gè)緊湊的沉積頭中，該沉積頭帶有多個(gè)激光器，能夠同時(shí)處理金屬線和粉末。

15. Hybrid Manufacturing Technologies（HMT）


△Ambit DED 工具頭可以改裝到大多數(shù) CNC 機(jī)器上（來(lái)源：Hybrid Advanced Manufacturing）

另一家可以使用增材制造技術(shù)改造現(xiàn)有機(jī)床的公司是總部位于美國(guó)的Hybrid Manufacturing Technologies (HMT)。該公司表示混合制造一體機(jī)顯著降低了成本，并為 CNC 操作員提供了簡(jiǎn)單操作的途徑。HAM提供的 Ambit專利技術(shù)可更換工具激光熔覆頭或帶有對(duì)接系統(tǒng)的擠壓頭，可以升級(jí)幾乎所有具有激光金屬沉積或 FDM 的 CNC 機(jī)器，能夠修復(fù)高價(jià)值金屬部件并為現(xiàn)有部件添加其他功能。HMT還可以升級(jí)現(xiàn)有的垂直平臺(tái)，以在一個(gè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)增材和減材加工功能，或者創(chuàng)建帶有定制頭的定制解決方案以滿足用戶的目標(biāo)。
國(guó)內(nèi)混合制造機(jī)器廠商

●酷鷹-五軸增減材一體機(jī)（BGAM）





上�？狷椏萍加邢薰�司是專注于工業(yè)級(jí)大尺寸非金屬增材制造（3D打印）的高科技企業(yè)，為客戶提供大尺寸非金屬增材制造（及增減材一體化）設(shè)備及全套解決方案，業(yè)務(wù)涵蓋大尺寸非金屬3D打印設(shè)備（增減材一體化設(shè)備）的研發(fā)與生產(chǎn)、大尺寸非金屬3D打印定制化產(chǎn)品服務(wù)、非金屬3D打印原材料研發(fā)與生產(chǎn)、3D打印工業(yè)軟件的定制與開(kāi)發(fā)。

五軸增減材一體機(jī)（BGAM）是酷鷹專為增減材一體化制造打造的集成增材制造與五軸減材加工為一體的工業(yè)級(jí)大型龍門(mén)3D打印機(jī)，成型尺寸高達(dá) 10m x 4m x 2.5m，打印頭擠出量可達(dá)50kg/h，具有雙龍門(mén)結(jié)構(gòu)，可以在同一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行3D打印和五軸加工。適用于制造大型及超大型模具、零部件及工業(yè)工具等。此款打印機(jī)可以提供從模型優(yōu)化，到3D打印、CNC后處理，提供全流程一站式服務(wù)，適用于制造各類大尺寸復(fù)材模具、熱壓罐模具、碳纖維模具等，模具可耐220℃高溫及0.6Mpa壓力不變形，在小批量大尺寸模具制造以及特種行業(yè)的模具迭代升級(jí)研發(fā)上有著傳統(tǒng)模具無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。


●山東雷石-LAM系列


△南極熊專訪山東雷石創(chuàng)始人侯帥博士（右）


山東雷石主要的技術(shù)路線是定向能量沉積（DED），在今年的TCT展會(huì)上山東雷石帶來(lái)了基于定向能量沉積的兩個(gè)系列產(chǎn)品：氣氛環(huán)境箱送粉式五軸3D打印設(shè)備和五軸聯(lián)動(dòng)增減一體化設(shè)備。

五軸聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了增材制造從平面切片向空間曲面切片，從三軸向五軸動(dòng)作的突破。五軸打印不僅可以任意角度傾斜，無(wú)需打印輔助支撐，節(jié)省大量時(shí)間和材料；而且能實(shí)現(xiàn)曲面定向和擺動(dòng)沉積，曲面不等厚度片、體沉積等，五軸控制積層造型，保證金屬零件的成型尺寸和形位精度，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面、功能梯度材料等的打印和修復(fù)工作。




△LATEC LAM-150v艙內(nèi)圖


LATEC LAM-150V在整體葉盤(pán)、機(jī)匣、葉片復(fù)雜的零件修復(fù)有巨大的優(yōu)勢(shì)，可以使損傷的零部件恢復(fù)外形尺寸，還可以使其性能得到提升甚至超過(guò)新品的水平，可大幅提高生產(chǎn)效率，減少生產(chǎn)成本。整體設(shè)計(jì)從人機(jī)工程學(xué)出發(fā)，便于操作；可實(shí)現(xiàn)多材料、異質(zhì)材料零件的增材制造，具有成型速度快，精度高，體積小等優(yōu)點(diǎn)；憑借其“精準(zhǔn)定位+可控增材”的特點(diǎn)在小型結(jié)構(gòu)件的修復(fù)/再制造及新材料開(kāi)發(fā)領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。


●武漢天昱

武漢天昱的“智能微鑄鍛銑復(fù)合增材制造”技術(shù)和設(shè)備由公司首席科學(xué)家、華中科技大學(xué)張海鷗教授及其團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)，將鑄、段、銑削“三合一”，用一臺(tái)設(shè)備就能生產(chǎn)結(jié)實(shí)、耐磨的金屬產(chǎn)品成品，可直接應(yīng)用，打破了3D打印行業(yè)存在的最大障礙，有望開(kāi)啟人類實(shí)驗(yàn)室制造大型機(jī)械的新篇章。





2021年推出了“全新一代智能鑄鍛銑短流程綠色復(fù)合制造機(jī)床融”，此設(shè)備融合人了武漢天昱在設(shè)計(jì)、材料、工藝、軟件、核心器件及產(chǎn)品復(fù)合制造方面的經(jīng)驗(yàn)，集成國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床主機(jī)、數(shù)控系統(tǒng)、功能部件及萬(wàn)向微鑄鍛系統(tǒng)，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，是武漢天昱核心技術(shù)—“金屬3D'微鑄鍛'技術(shù)”產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的第四代大型全剛性惰性氣氛保護(hù)快速制造裝備。





●全密閉氣氛環(huán)境成形尺寸更大
TY4000L有效成形尺寸達(dá)3m×2m×2m，相比前期版本，全密閉環(huán)境成形體積擴(kuò)大6倍以上。


●功能集成智能化程度更高
TY4000L將微鑄鍛銑系統(tǒng)、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、反饋修復(fù)系統(tǒng)、氣氛保護(hù)系統(tǒng)全面模塊化進(jìn)行中控，相比前期版本，反饋調(diào)節(jié)響應(yīng)效率更高，裝備運(yùn)行更穩(wěn)定。


●產(chǎn)品覆蓋范圍更廣
TY4000L首次配備復(fù)雜成形鑄鍛頭，可實(shí)現(xiàn)密閉環(huán)境下電弧/等離子弧雙熱源雙送絲自由切換，多工序無(wú)縫銜接，在保證成形質(zhì)量的同時(shí)，效率大幅度提升，覆蓋更多特殊材料及復(fù)雜特征高端鍛件制造需求。



●中科煜宸

南京中科煜宸激光技術(shù)有限公司自2013年成立以來(lái)，始終致力于從事激光增材制造設(shè)備（3D打印、表面技術(shù)）、核心器件的研發(fā)與制造中科煜宸已研發(fā)五軸聯(lián)動(dòng)增減材復(fù)合制造設(shè)備、柔性機(jī)器人增減材復(fù)合制造設(shè)備等系列化設(shè)備。


△五軸聯(lián)動(dòng)增減材復(fù)合制造機(jī)床RC-800LH


整體系統(tǒng)由減材系統(tǒng)和增材系統(tǒng)兩部分組成。減材系統(tǒng)的主體為立式五軸加工中心（3直線軸+AC搖籃工作臺(tái)），配置五軸控制系統(tǒng)；增材系統(tǒng)由激光器、傳輸光纖、環(huán)形或多路送粉加工頭、送粉器以及熔池監(jiān)控系統(tǒng)等組成。同時(shí)，機(jī)床還配置了增減材離線編程軟件、可選配智能在線監(jiān)控與運(yùn)維系統(tǒng)、激光對(duì)刀儀、冷卻系統(tǒng)等輔助設(shè)備。機(jī)床可實(shí)現(xiàn)鎳基合金、鈷基合金、鐵基合金等金屬材料的增減材復(fù)合加工，主要針對(duì)工業(yè)領(lǐng)域高端模具、航空航天領(lǐng)域等高附加值、具有復(fù)雜曲面特征、小批量零件的生產(chǎn)制造及修復(fù)。


△柔性機(jī)器人增減材復(fù)合制造系統(tǒng)LHM-2000-R


LHM-2000-R是中科煜宸自主開(kāi)發(fā)的系列化柔性機(jī)器人增減材復(fù)合制造系統(tǒng)中的重載加工設(shè)備。本系統(tǒng)使用機(jī)器人和φ2000mm重型雙軸變位機(jī)作為動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可集成電弧送絲打印系統(tǒng)和激光送粉打印系統(tǒng)；同時(shí)，還配置了專用增減材離線編程軟件、智能在線監(jiān)控與運(yùn)維系統(tǒng)、熔池在線監(jiān)控系統(tǒng)等輔助設(shè)備；可實(shí)現(xiàn)鋁合金、鎳基合金、鈦合金、鐵基合金等金屬材料的增減材復(fù)合制造，具有柔性程度高、加工幅面大、效率高以及制造修復(fù)的一體化等功能特點(diǎn)。



●創(chuàng)想三帝-G40大型模具增減材一體化加工中心





創(chuàng)想三帝G40融合增減材一體化制造工藝和高分子顆粒材料，面向加工制造領(lǐng)域打造出螺桿擠出3D打印和CNC五軸加工一體化加工中心。從精細(xì)化設(shè)計(jì)、模型優(yōu)化、到3D打印、CNC后處理，提供從設(shè)計(jì)到成品的整套加工，適用于制造各類常溫成型模具及，可替代傳統(tǒng)石膏模具、環(huán)氧樹(shù)脂模具、木模等，不僅可以降本而且可以提升時(shí)效性，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，是模具成型的理想解決方案。






G40是創(chuàng)想三帝專為智能化制造推出的集成3D打印與五軸減材為一體的工業(yè)級(jí)大型龍門(mén)3D打印機(jī)，成型尺寸高達(dá) 3725mm x 2500 x 1330mm，打印頭擠出量可達(dá)30kg/h，可以分區(qū)域控制加熱平臺(tái)，打印的可控性更優(yōu)。即適用于制造大型模具，又適用批量生產(chǎn)的零部件及工業(yè)工具等。

日本沙迪克（Sodick）公司從2014年就開(kāi)始推出混合制造的OPM系列打印機(jī)。
SLM+CNC，加工精度可以達(dá)到±0.01mm。

不錯(cuò)