Advanced Laser Materials (ALM):聚焦適合生產(chǎn)和特定應(yīng)用的工業(yè)級粉末

Advanced Laser Materials (ALM)成立于 2003 年，最初的目標(biāo)是為增材制造市場開發(fā)比尼龍粉末并將其商業(yè)化。從那時(shí)起，ALM隨著粉床技術(shù)市場的發(fā)展，逐漸將重點(diǎn)轉(zhuǎn)向適合生產(chǎn)和特定應(yīng)用材料的工業(yè)級粉末。2024年5月，南極熊獲悉，ALM 總裁 Donald Vanelli 和 ALM 銷售副總裁 Darin Chartier 分享了ALM（EOS 已收購）的運(yùn)營方式、其在更廣泛的增材制造材料市場中的獨(dú)特之處以及粉床熔融增材制造的現(xiàn)狀和未來。



EOS收購ALM
總部位于德國的 EOS 是 SLS 3D 打印解決方案的領(lǐng)先供應(yīng)商，于 2009 年開始收購 ALM，并于 2011 年完成收購。當(dāng)時(shí)，ALM 主要向 OEM 和服務(wù)機(jī)構(gòu)開發(fā)和銷售與機(jī)器無關(guān)的粉末。對于在美國市場影響不大的 EOS 來說，與 ALM 合作是一個(gè)戰(zhàn)略切入點(diǎn)。

Donald Vanelli 指出：“將 ALM 和 EOS 結(jié)合在一起有機(jī)會追求非 EOS 機(jī)器的材料業(yè)務(wù)并與這些客戶建立關(guān)系。在過去 10 年左右的時(shí)間里，EOS 在聚合物市場份額方面取得了很大進(jìn)展�！�

吸引 EOS 加入 ALM 的另一個(gè)重要因素是該公司生產(chǎn)特定應(yīng)用材料的能力不斷增強(qiáng)，比如波音公司用于生產(chǎn) 787 飛機(jī)風(fēng)道的 FR-106 阻燃尼龍。圍繞應(yīng)用程序進(jìn)行以客戶為中心是 EOS 收購ALM 的重要原因，Vanelli 表示： “如今，ALM 是 EOS 中央業(yè)務(wù)部門的一部分，為非 EOS 系統(tǒng)開發(fā)材料，占整個(gè)業(yè)務(wù)的 50%。另一半則關(guān)注特定應(yīng)用材料的開發(fā)。因此，如果有項(xiàng)目或需求，可以采用EOS擁有的一些核心材料，然后對其進(jìn)行修改�！�



定制材料開發(fā)
ALM的定制材料開發(fā)服務(wù)采用整體方法，首先考慮公司現(xiàn)有的產(chǎn)品組合。 當(dāng)客戶致電并要求提供材料時(shí)，ALM會啟動應(yīng)用程序，然后逆向工作：

●如果應(yīng)用程序適合已有的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，則可以直接使用。
●如果現(xiàn)有的產(chǎn)品不能滿足用戶的要求，則需要與客戶進(jìn)行具體溝通，進(jìn)一步明確用戶需求：產(chǎn)品組合中是否有一些可以稍微調(diào)整的東西，或者從頭開始進(jìn)行研發(fā)。



通常，當(dāng) ALM 為特定客戶應(yīng)用開發(fā)材料時(shí)，該材料最終會商業(yè)化并出售給一系列行業(yè)的其他客戶。Chartier 表示：“我們傾向于制造一種適用于更廣泛市場的材料，雖然我們不反對共享知識產(chǎn)權(quán)或讓客戶擁有知識產(chǎn)權(quán)，但最好該材料適用于整個(gè)市場。ALM與客戶合作，使客戶始終處于市場領(lǐng)先地位，在市場中獲得先機(jī)，包括領(lǐng)先的價(jià)格或一段時(shí)期的獨(dú)家經(jīng)營權(quán)。”

ALM 憑借其針對特定應(yīng)用的材料開發(fā)以及將研發(fā)、生產(chǎn)和物流集于一身的全方位生產(chǎn)能力，在粉床市場中脫穎而出。 Vanelli表示ALM 團(tuán)隊(duì)匯集了一群在該行業(yè)平均擁有 10 年或以上經(jīng)驗(yàn)的人員。這些經(jīng)驗(yàn)加上公司獨(dú)特的設(shè)置， ALM 能夠快速開發(fā)材料并將其商業(yè)化，并在需要時(shí)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。

●在生產(chǎn)流程方面，ALM 從原材料供應(yīng)商處訂購基礎(chǔ)粉末，并在內(nèi)部進(jìn)行各種類型的混合。 ALM擁有低剪切混合技術(shù)和高剪切混合技術(shù)，如果用戶想添加填料，則使用低剪切力，而高剪切力混合則用于微量添加劑、顏料、抗氧化劑等的有效分散，ALM還使用高剪切混合塑造粉末顆粒。ALM還具備低溫研磨粉末的能力。 “我們可以低溫研磨約 50 噸，還能夠通過熱處理來改變粉末的熔化或行為方式，以及篩分技術(shù)來控制粒度分布”

●在質(zhì)量控制方面，ALM 工廠設(shè)有一個(gè)通過 ISO 9001 認(rèn)證的 QC 實(shí)驗(yàn)室。ALM測量其收到的原料粉末和開發(fā)的新材料的各種特性。公司的研發(fā)和生產(chǎn)業(yè)務(wù)緊密相連。 Vanelli 解釋道：“研發(fā)團(tuán)隊(duì)擁有所有生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室能力是件好事，因?yàn)闅w根結(jié)底，需要為客戶制定經(jīng)濟(jì)的解決方案，不能只在實(shí)驗(yàn)室中工作，必須具有可擴(kuò)展性，而且必須經(jīng)濟(jì)。因此，對于從事研發(fā)的人員來說，接觸生產(chǎn)是一件很棒的事情。，會比其他方式更快、更成功地制造產(chǎn)品。”



ALM 的產(chǎn)品組合
ALM 的粉床熔融材料產(chǎn)品組合十分廣泛，由約 40 種不同的粉末組成，包括芯材、纖維填充粉末、具有特定性能的粉末和可持續(xù)材料。 材料可以分為三個(gè)基本類別：工業(yè)品質(zhì)材料、增強(qiáng)材料和可持續(xù)材料。



在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)范圍內(nèi)，ALM 提供許多自己的產(chǎn)品以及 EOS 產(chǎn)品組合中的許多產(chǎn)品。 包括我們已經(jīng)使用了 20 多年的 PA 2200 等材料，以及贏創(chuàng)的 PA 12 和阿科瑪 PA 11，這些是整個(gè)行業(yè)的支柱產(chǎn)品。在 ALM，大約 60%的產(chǎn)品組合是非標(biāo)準(zhǔn)的，因此ALM將利用這些核心產(chǎn)品并從中衍生出其他產(chǎn)品。

這些新衍生的材料通常屬于增強(qiáng)材料類別，包括增加靜電耗散和阻燃等特性，這兩者在航空航天和其他應(yīng)用中都很重要。ALM還有纖維增強(qiáng)材料，如碳纖維、礦物纖維和玻璃纖維。其中一些增強(qiáng)材料具有復(fù)合纖維，能夠直接融入顆粒中，從而產(chǎn)生各向同性特性，這是 SLS 傳統(tǒng)上不可能實(shí)現(xiàn)的。

在可持續(xù)發(fā)展類別中，ALM 專注于三件事：以可再生方式采購原材料、減少浪費(fèi)和最大限度地減少環(huán)境影響。在可再生原材料采購方面，ALM 正在與化學(xué)公司合作開發(fā)生物基粉末。 現(xiàn)實(shí)情況是，部件不會全部進(jìn)入回收利用，那么我們?nèi)绾翁幚磉@些部件才能確保它們不會對下游環(huán)境產(chǎn)生任何負(fù)面影響呢？ALM正在通過多種方式解決這個(gè)問題：

●首先，阿科瑪最近發(fā)布了一種生物來源的 PA11，目前正在與 EOS 合作開發(fā)氣候中性的 PA 2200。同時(shí)ALM還在開發(fā)可再生來源的聚丙烯。
●其次是制造穩(wěn)定的聚合物，防止在打印過程中降解：ALM一直在與阿科瑪合作開發(fā)鏈端接的 PA 12 產(chǎn)品，很多 TPU 和 PP 材料在 SLS 機(jī)器中長時(shí)間使用后都具有穩(wěn)定性。穩(wěn)定性的提高可以提高粉末的購買率和使用率，提高未燒結(jié)粉末的重復(fù)使用率，并最終最大限度地減少浪費(fèi)。
●ALM 正在努力使材料更容易降解。 ALM團(tuán)隊(duì)大約花了三年的時(shí)間，在聚合物中添加添加劑，使其在環(huán)境中更容易降解。當(dāng)進(jìn)入垃圾填埋場時(shí)，其中的添加劑將使聚合物開始分解。

應(yīng)用和趨勢
ALM 在材料開發(fā)和供應(yīng)方面，商業(yè)無人駕駛航空航天是ALM目前增強(qiáng)材料業(yè)務(wù)增長最快的領(lǐng)域。ALM 與 The Drone Bird Company 合作就很好的說明了這一現(xiàn)象， The Drone Bird Company 是一家荷蘭公司，專門生產(chǎn)鳥形無人機(jī)，用于阻止真正的鳥類在潛在危險(xiǎn)的環(huán)境中飛行或筑巢。



在使用 3D 打印之前，Drone Bird 公司一直使用玻璃纖維和環(huán)氧樹脂的材料組合手工制造無人機(jī)，這減慢了開發(fā)和生產(chǎn)時(shí)間并影響了盈利情況。 The Drone Bird Company 一開始用泡沫制造無人機(jī)機(jī)身，但當(dāng)它墜毀時(shí)，會損壞內(nèi)部電子元件。然后他們轉(zhuǎn)向3D打印并向ALM尋求解決方案。ALM推薦 PA 640-GSL材料，這是一種高強(qiáng)度、輕質(zhì)的碳增強(qiáng)尼龍。

The Drone Bird Company在使用該材料和EOS P 396 機(jī)器，取得了巨大成功，最終使用該組合來生產(chǎn)無人機(jī)的機(jī)身和各種蓋板。 PA 640-GSL 不僅有利于為無人機(jī)內(nèi)部的電子元件提供保護(hù)，而且還因?yàn)樵摬牧暇哂衅�浮性，因此�?dāng)鳥形無人機(jī)降落在水中時(shí)可以將其回收。此外，3D打印的使用加快了公司的設(shè)計(jì)、測試和生產(chǎn)流程。

在討論多年來對其材料的需求發(fā)生的變化時(shí)，ALM 的領(lǐng)導(dǎo)者表示，最大的轉(zhuǎn)變是從主要向 OEM 和服務(wù)機(jī)構(gòu)提供用于快速原型制作的材料，轉(zhuǎn)變?yōu)闈M足對具有特定性能的生產(chǎn)級材料不斷增長的需求。

Vanelli 解釋道：“當(dāng)我開始進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域時(shí)，有兩類客戶：擁有快速原型實(shí)驗(yàn)室的原始設(shè)備制造商和服務(wù)機(jī)構(gòu)，他們的需求也主要是原型設(shè)計(jì)。直到 2010 年代初，這種情況才發(fā)生變化，因?yàn)镾LS技術(shù)的生產(chǎn)應(yīng)用不斷增加。ALM在過去幾年中的所有增長都集中在用于生產(chǎn)應(yīng)用的高度專業(yè)化材料領(lǐng)域，不僅僅是材料，工藝和硬件也都實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化�！�

南極熊獲悉，ALM 將在今年 6 月于洛杉磯舉行的 Rapid + TCT 會議上的 EOS 展位上亮相，感興趣的小伙伴可以關(guān)注！