賭城CES之3D打印干貨奉送

2017年的CES剛剛結(jié)束，余溫猶在。南極熊也做了直播報道，南極熊直播：美國2017 CES展會有哪些3D打印產(chǎn)品？
今年的CES從全球各地召喚了大約4000個展商，18萬游客來到了賭城拉斯維加斯。這其中就有一支3D打印的軍團和它的粉絲團。
在此次CES的3D打印展區(qū)，總共有56家展商報名。因為名為消費者電子產(chǎn)品展，因而到來的廠商展出的幾乎都是消費者級別的產(chǎn)品。展商的分布如下圖：

圖1 CES 3D打印展商分布

中美兩國參展企業(yè)的數(shù)量相同，總共占到86%，其他國家包括英國、法國、日本、意大利和捷克都只占到零頭。當然，參展企業(yè)的數(shù)量占比并不反映銷量等市場的情況。但參展數(shù)量依然可以反映出，中美兩國消費級別的3D打印設備生廠商在積極的尋求市場和生存之道。展會商家諸多，很多公司在其3D打印產(chǎn)品增加了WIFI連接，缺料自動檢測，中斷恢復的功能，但從材料突破性、技術(shù)突破性、應用突破性上并沒有很大的新意。


1.        售價僅10萬美金的金屬3D打印設備MetalX（Markforged）
Markforged公司以纖維增強打印技術(shù)，在競爭激烈的FDM市場打下一片立足之地，特別是其連續(xù)碳纖維增強，所獲取的零件在機械性能上部分參數(shù)可以與鋁材相媲美。此次發(fā)布的金屬3D打印機MatalX更是被標榜為創(chuàng)新技術(shù)，其技術(shù)名稱為原子擴散增材制造（ADAM）。

成形原理：將金屬粉末與PLA等聚合物混合，通過噴嘴將混合料擠壓出來，而后焚燒去除聚合物材料，進一步的燒結(jié)可以得到具有一定強度的金屬零件。

講到這里，有朋友就問了，高大上的“原子擴散”是怎么回事？哦，在燒結(jié)的過程中，粉末成分的溫度沒有達到熔點，通過原子擴散形成粉末之間的有效連接。所以原子擴散就指的是燒結(jié)的過程。明明講人話就可以說清楚的事情，非得整的那么清晰脫俗。忽悠果然是不分國界的！

材料：當前可以使用的材料僅有不銹鋼17-4和303，并沒有媒體所說的可以打印鋁合金、鈦合金等多種合金的功能。使用不銹鋼很容易理解，有機物焚燒后即便有剩余材料也是碳，對于不銹鋼來說無非就是一個調(diào)碳的過程。即便有氧化物生成，也不難去除。但是對于鋁、鈦這些對碳、氧都很敏感的金屬，這種技術(shù)路線現(xiàn)在想一想就行了。

性能：當前該公司并沒有對打印件的致密度、機械強度等進行標定。不難想象，這種技術(shù)也將遇到Xjet所遇到的問題，就是燒結(jié)過程的大尺寸收縮及伴隨出現(xiàn)的不規(guī)則收縮。Markforged很聰明的展示了不規(guī)則的圖形，如果展示一個圓形和方形的產(chǎn)品，那么必然一眼就看出問題了。即便如此，在其展示的樣品中（圖2），依然可以看到零件末端圓孔的畸變以及表面類似劃痕的缺陷。

而現(xiàn)場的展示，并沒有演示成形工藝，畢竟不管是將粉末與聚合物預混合還是在擠壓時混合，粉末在通過微管擠壓出來的時候，極容易堵塞。要是一不小心演示砸了就不好下臺了。MetalX能夠加工的材料種類和產(chǎn)品的質(zhì)量與工業(yè)級別的設備不具有可比性。因而，沒有必要用這個技術(shù)去對比電子束或者激光束選取熔融成形技術(shù)（EBM/DMLS），不在一個檔次。

（花10萬塊錢買的QQ就別去笑話別人花100萬買的紅旗貴了，車都是車，不一樣的車）

圖2 MetalX設備及其樣品

2.        單噴頭全彩3D打印的Something3D（以色列）

雖然這次媒體沒有多少注意到來自以色列的這項技術(shù)，但是這家公司確實解決了FDM打印全彩的問題，雖然了解原理后發(fā)現(xiàn)稱不上巧妙。FDM設備，價格低廉，操作簡單，而且對操作區(qū)域污染小，是當前所有設備中銷量最大的，然而FDM打印多彩卻是非常的困難。全彩要求FDM噴嘴所噴出的材料顏色變化非常的快，而光是清空噴嘴中儲存的材料，就可以走幾個厘米。因而現(xiàn)在的解決方案更多的是采用雙噴頭/多噴頭來打印雙色/多色的零件，比如這樣波蘭的Zmorph公司，就采用了雙噴頭的打印機。

圖3 雙噴頭打印的雙色樣品（圖片Zmorph）

然而，如果用多噴頭的方式，那么打印全彩就需要無數(shù)個噴頭了。所以說以色列的這個單噴頭技術(shù)看上去就比較巧妙了。先上樣品圖片：

圖4全彩的打印樣品

圖5 全彩樣品的上表面

那么Something3D是怎么實現(xiàn)單噴頭FDM打印全彩的零件的呢？

沒錯，對于一個不透光的材料而言，要看到全彩只需要讓最外面一層是所需顏色，因而想辦法讓噴嘴在移動到下一個外表面的點之前，將噴嘴中剩余的材料排空就可以了。

我們先來看設備，如下圖所示，有5條進料管道，分別是CMYK+W（青、品紅、黃、黑+白）。

圖6 Something3D設備Chameleon

CMYK可以通過配色得到所需要的顏色，如果需要白色就直接使用白色絲材即可。在需要某種顏色的時候，使送料裝置安裝一定的配比送絲，經(jīng)過混合既可得到所需要的色彩，通過噴嘴擠出。如果下一個點的顏色不一樣怎么辦，沒關(guān)系，噴嘴直接進入內(nèi)層繼續(xù)擠出，排空噴嘴的材料，直到重新調(diào)色的混合料到達噴嘴口。所以，事情的真相只有一個，外輪廓并不是連續(xù)打印完成的。

所以呢，這些內(nèi)層就是排空噴嘴中剩余材料的藏污納垢之地了。實際上噴嘴內(nèi)需要排空的材料跟同一層內(nèi)相鄰點顏色的差別相關(guān)，差別大那么需要排空的材料就多一些，因而才會需要大量的內(nèi)置層。而且由于噴嘴在內(nèi)外層連續(xù)的跳動，表面質(zhì)量非常粗糙，手感很差。內(nèi)外層之間的結(jié)合強度也很低，現(xiàn)場已經(jīng)看到了大量的剝離。

雖然這個方案解決了FDM的全彩打印問題，但是卻是，金玉其外敗絮其中。這樣的方式所需要消耗的材料就很多，很不環(huán)保、很不經(jīng)濟。覺得要是不去追求全彩，比如說只要256色，或者更少只要16色，那么調(diào)色一次，就打印完成整個層面內(nèi)所有同一顏色的區(qū)域，而且在兩次調(diào)色之間，可以將材料作為內(nèi)部骨架使用，如此可以大量的節(jié)省材料。拿走，不謝。吼吼！
其實，這是一個數(shù)學問題。

3. Formlabs推出的陶瓷打印機試樣

Formlabs展示了用SLA打印的陶瓷樣品，主打消費者級別的陶瓷樣品機。雖然現(xiàn)場并沒有進行設備展示，樣品也沒有進行后期燒結(jié)處理，但是依然吸引了一票媒體。在陶瓷的3D打印領域，當前雖然有奧地利的Lithoz和法國的3DCeram，價格卻是在幾百萬人民幣的高位，斷然是不會“出沒尋常百姓家”。而Formlabs這幾年把美國消費者市場SLA/DLP設備的價格降到了3000美金價位的。而這一次顯然美帝的老百姓也是對此寄以厚望的。

圖7 Formlabs的陶瓷樣品

不過話說國內(nèi)的智維公司（Sprintray）去年已經(jīng)推出陶瓷3D打印這個消息美國人就當真沒有聽說嗎？而且在CES的3D打印展區(qū)，他們兩家好像也就幾步路吧。

圖8 智維公司（Sprintray）的3D打印陶瓷樣品（圖片Sprintray)

其它

參展的設備中FDM和SLA幾乎占了全部吧。粗略的估計，F(xiàn)DM的設備能夠占到2/3（包括打印筆）。幾乎問了每一家一個問題，“這么多的展商在這里，你們的競爭優(yōu)勢在哪里？”大部分的答案并不讓人滿意。最起碼聽了這些答案后我覺得行業(yè)之外的買家還是不知道該如何去選擇的。買家的選擇太難了，除了只看低價的，其它的確只能找業(yè)內(nèi)的人員推薦了。而對于大部分的設備廠商來講，想一想你到底希望贏得哪些客戶，你又為這些客戶量身定做了哪些服務。在商品領域，存同求異也許更容易生存下去吧。

CES小結(jié)
這次CES的整體感受吧，東西很多，料不多。3D打印機，AR，VR，機器人，無人機，一樣一樣一樣的。當然，既賺眼球又賺錢的產(chǎn)品是需要大量時間和資源來積累的。

大家且行且積累，來年再展。

來源：靖哥3d打印