Wohlers Associates INc顧問蒂姆·卡弗里：關(guān)于金屬跟3D打印的融合之道

5月29－31日，由亞洲制造業(yè)協(xié)會、中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、英國增材制造聯(lián)盟等單位共同主辦的2013年世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會在北京中國大飯店隆重舉行。國內(nèi)外600多位代表出席會議，就3D打印技術(shù)發(fā)展趨勢、3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、3D打印技術(shù)如何與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)合等議題展開討論。

Wohlers Associates INc顧問蒂姆·卡弗里
　　以下為Wohlers Associates INc顧問蒂姆·卡弗里演講實錄：
　　蒂姆·卡弗里：各位上午好，非常感謝今天邀請我來參加這個會議，我談的不是關(guān)于文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)，而是關(guān)于金屬跟3D打印的關(guān)系。我叫蒂姆·卡弗里，來自Wohlers Associates Inc，我們是一家美國小公司，主要做咨詢，我們在洛磯山有一個辦公室，另外我們在南非也有一個辦公室。
　　我們在做增材制造的時候，在媒體上經(jīng)常會用3D打印，所以你聽到3D打印和增材制造實際上都是一回事，另外，我在這個報告里所用的很多材料都是借用別人的，所以希望大家不要照相，因為我沒有獲得他們的允許讓別人復(fù)制這些材料。
　　說到金屬的增材制造機器的銷售，我們在過去幾十年里面一直在增長，這個圖上列出了從2000年到2012年金屬設(shè)備的銷售情況。另外，在2012年，金屬的AM也就是增材制造的原料銷售達到的249億。金屬的增材制造運用一些熱的原理，一般來說會用激光，很多的系統(tǒng)都要用激光，應(yīng)該說90%以上都是使用這樣的一些技術(shù)，另外我們也用粉末床熔化這樣的技術(shù)，特別是像德國的EOS技術(shù)，另外Arcam公司他們也有相應(yīng)的電子花束熔化的技術(shù)，EOS把他們的系統(tǒng)叫做EOSINT，這個EOS和Arcam使用的技術(shù)是非常相似的。另外還有其他的公司，像北京的龍源、武漢濱湖，另外SLM也是一種常用的技術(shù)，同時我們還有一種叫概念激光，是600×500×400毫米。另外一個是叫做直接能源乘積，將一些材料進行熔化，然后在燃料床上不同的地點會有不同的材料。一些公司他們做的這個工藝用的是電子花束和線的技術(shù)，有些技術(shù)實際上已經(jīng)存在了很多年，但是，他們在過去的應(yīng)用并不廣泛，因為他們在很多細節(jié)的處理上還有欠缺。
　　另外一種系統(tǒng)叫做粘合噴涂這樣的方法，比如說在美國，將鋼末進行打印，這樣的話，就可以在打印的時候提前熔化，熔化以后進行固化，這樣的話就可以生產(chǎn)出光滑的產(chǎn)品。
　　另外一種方法叫做分層的方法，在美國這也是一種經(jīng)常使用的技術(shù)。它是用超音速的一些技術(shù)然后進行分層，它的使用能源不是熱力，而是使用它自身的一個能源技術(shù)，這樣的話，就可以讓它使用激光的技術(shù)直接的代替熱源進行打印。這種大機器也有全面的CNC的能力，所以這個機器是把增加和削減兩種技術(shù)結(jié)合起來，在講到這種混合的系統(tǒng)，我們可以看到有一家日本的公司，他們引進了LUMEX機器，這是18個月之前做的，他們把粉末和壓榨的來進行結(jié)合，他把這種溶解的材料做很深的渠道。
　　對于這種增材制造的金屬有哪些市場呢？第一個就是醫(yī)療市場，比如說做骨骼的修復(fù)，以前是用鈦金來做的，有大量的材料都會浪費，還要進行二級處理，來做多孔比較粗糙的表面。但是使用了這樣的處理，可以使骨骼內(nèi)部增長并加強內(nèi)部的附著力，這是為什么自從07年開始歐洲的監(jiān)管機構(gòu)批準這個工藝的時候，2011年在美國監(jiān)管機構(gòu)批準這個工藝之后，大部分的部件都是使用了這種方法，實際上有八萬個這樣的工具就是這么來做的，其中有三萬個已經(jīng)植入到病人當中，其他的還在歐洲的研究機構(gòu)使用。同樣的，還有使用的鈦合金來做的，因為有些是之前的植入方法，因為這個合金太重，不適合，但是在2011年第一例置換下顎骨骼的手術(shù)在歐洲進行，手術(shù)取得了非常好的成功。
在牙醫(yī)方面也是有適用，比如說我們看一下下面這張圖，可以使用陶瓷，做的是金屬的涂層，其實我們在這個里面已經(jīng)做了多年的工作了。這是對珠寶產(chǎn)品做的應(yīng)用，專門做珍貴的珠寶行業(yè)的制造。除此之外，之前的發(fā)言人也講到了利用金屬原料來進行生產(chǎn)的，比如說綠色的地方就是通過首先進行這種結(jié)合，然后再用銅來注入。我們講一講在這個行業(yè)當中面臨的挑戰(zhàn)，從原型到生產(chǎn)，我們這種體系必須要有很好的可靠性、很好的重復(fù)性和很好的質(zhì)量，這些制造商正在改進這樣的過程，我們需要有閉合式的控制，同時還有內(nèi)置的工藝控制和監(jiān)控。其他的挑戰(zhàn)包括這個機器的成本是非常高的，還有這個構(gòu)造的量，還有這個構(gòu)造的速度。因為現(xiàn)在速度還是比傳統(tǒng)的金屬工藝要慢很多。
　　最后，我們不僅僅是要對于這種金屬粉的融合，所以我們必須要在一種構(gòu)建的平臺當中把它很好的組建起來。當這個建構(gòu)組建起來之后，這些支柱支架必須要移除。對于金屬行業(yè)來說，是一個很大的需要克服的挑戰(zhàn)。
　　另外一個問題，就是要用復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來做很復(fù)雜的部件，比如說熱交換器，它是使用的金屬粉末融合來做的熱交換器。還有監(jiān)控技術(shù)，因為在監(jiān)管非常嚴格的行業(yè)，他們需要有自己的監(jiān)控技術(shù)，比如說用X光等等方式來核證建構(gòu)的質(zhì)量，但是對于這種復(fù)雜的增材制造要進行監(jiān)控是非常復(fù)雜的。
　　另外一個挑戰(zhàn)，特別是對于牙科和珠寶行業(yè)，很多的金屬部件都是使用這種機器來做外部，優(yōu)勢在于速度很快，每一層消耗量是很小的，我們不知道哪一種將會勝出。但是我們知道，最后IC的模式肯定會被證明是一種更為優(yōu)越的技術(shù)。
　　結(jié)論，回顧一下剛才講到的，2012年我們一共安裝了130多套金屬增材生產(chǎn)制造系統(tǒng)，同樣，在這種金屬粉末的融合也是最為受歡迎的工藝，同時，這個市場包括在牙科、醫(yī)療還有消費者行業(yè)非常受歡迎，同時挑戰(zhàn)就是生產(chǎn)可靠性、速度和工藝控制等等。來自中國3d打印聯(lián)盟