这篇文章并非负面，也并非负能量01. 曾经形势2016年，农夫山泉的年销售额为109.11亿元，中国增材制造产业整体规模为80亿元，全球400.7亿元，当年一个国家一个产业的规模抵不上一家饮用水生产企业。同年春节，国内一很火的3D打印公司没能给员工发出年终奖，作为补偿，该公司的董事长为员工赠送了未来公司上市的股份，并许下宏愿。不久以后，多个骨干成员离职。距离2012年国内3D打印行业开始“起步”已有近6个年头，这些年中有无数3D打印企业、联盟、研究院以及平台诞生，但每一年也有无数家企业走向终结、联盟开始分散、平台走向衰落，因为大家缺少业务甚至没有业务。这些年里，何其多的行业群里曾一度狂欢，可就是这些一度热热闹闹的行业群现在只剩下媒体公众号在每天不停歇的发送着一条条新闻。一位从业人员曾说，“做3D打印，靠的是梦想”，如今，绝大多数人仍在坚持。只是，整个行业不再喧嚣，从业人员开始变得冷静，市场有了较好的起色。02. 这些年来国家层面在做哪些事情？2014年，政府提出三年内建立一个初步的技术创新体系，培育5-10个基于增材制造的公司，这一规划基本完成，但使这些公司年产值超过5亿元人民币的目标尚未实现；2015年，工信部提出了《国家增材制造产业发展推进计划（2015-2016年）》，要求到2016年，初步建立较为完善的增材制造产业体系，整体技术水平保持与国际同步，这一目标也基本实现，但仅凭王院士的一个钛合金大型复杂整体构件等成果不能称在航空航天直接制造领域就达到了国际先进水平。在材料、工艺、应用端国内并未取得预期成绩。在重点领域的落后，促使政府在2016年投入2.35亿元，在2017年投入4.45亿元，2018年的经费预算更是达到了7亿元，除却国家投入外，每年省市的投入也在亿元之间。可以看出国家从未因为这个行业近些年的浮躁而有所怀疑，政府在一步步保持着国家步调，不断加强研究和开发，不断促进3D打印在工业领域的应用。03.3D打印行业存在什么问题？笔者认为3D打印行业远没有到值得人们庆祝的时刻，不要因为12部委的联合声明就有太大期待，就欢欣鼓舞，就忘却了不久前的迷茫。现在的狂欢严格来说应该属于设备商，他们终于可以借助东风销售更多的设备。然而国内做得较好的设备商毕竟是少数，绝大部分还是服务商和应用端。然而国家目前在应用端并不给力，该声明在推动应用和发展自主核心技术方面有限。截止目前，国内的设备卖了很多，高校、企业、平台都有，但是设备的使用率实在太低，有些企业半年开不了一次机，有些企业开始转手设备；使用率最高的SLA打印机，最低价格却突破了1元/克。国内的3D打印行业是在健康发展吗？部分企业确实在努力健康发展，部分企业在跑马圈地，部分企业在垂死挣扎，还有一部分在酝酿起步。笔者认为几个方面问题导致了应用端持续不发力。1.材料问题屡屡有应用端公司止步于材料问题，在一个特定的领域，往往要求特定的某种材料，但是相对应的3D打印材料尚不存在。其次，国内材料质量问题。在工业领域，国产材料尚不能完全被信赖，这可能是因为我们的尼龙、光敏树脂耐温性不高、强度有限等原因，也可能是因为国内无法做出高品质的金属粉材。2.工艺尚不可靠工艺问题是一个很大的问题，涉及质量是否可靠，敢不敢用的问题。航空航天领域都在说，增材制造是好，但是不敢用，谁能保证不出问题。因为我们尚没有研究透彻增材制造的机理，我们也没做不出国外那样的仿真软件，我们的设备、工艺、材料存在严重的匹配、稳定性问题。3.应用端与3D打印技术本身脱节这一问题的原因在于很多企业不知道用它来干什么，二是上面提到的企业不敢用，三是有些企业为了用而用。针对前者，重点领域应该对症下药，对于后者则是一个综合性问题。04.200亿市场如何实现？李方正博士提到，200亿只是一个小目标，但作为一名有态度有理想的3D打印从业人员，还是希望这200亿元少些设备内容，多些应用端服务，这样才能给中国制造业提供强大的助力，才能推动重点领域的发展。因此，笔者认为有几方面应该特别注意。1.加强基础研究基础研究并非一朝一夕，无论国内的北航、西工大还有华科起步多早，成绩多好，但目前国内确实没有做出一款可供仿真的软件，究其原因还是我们的机理没有研究透彻，这在关键时期会对特殊领域的应用起到掣肘作用。2. 加强材料研发首先是材料种类的研发，增材制造的从业人员不能仅仅待在自己的小圈子里，应该积极的寻找应用端需要什么样的材料，丰富材料种类；其次是材料质量的提升，让我们的树脂可以达到更高的强度、金属粉末少些空心粉和卫星粉。3. 加强重点领域使用新技术的决心所谓技术再好，不知道怎么用、不会用、不敢用，技术本身发展便缺乏动力。国家应该特别寻找3D打印到底在哪些应用方面可以大有可为，积极推进，实现研发和应用的良性循环。此外，还应该强调质量保证，做材料的保证材料性能，做设备的稳定好设备，应用端积极发力，相信200亿的目标是实实在在有内涵的200亿。虽然这很困难，但是中国需要质量保证。05. 总结3D打印的火爆应该在于应用端，而不在设备和3D打印人的狂欢。目前3D打印行业面临着应用端的发力问题，只有真的等到应用成为广泛的时候，国内增材制造才能迎来真正的春天，200亿才能成为有内涵的200亿。3D打印企业须好好修炼内功。转载请注明出处 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印200亿市场如何实现？

技术本身的发展从未停止不前，3D打印技术自身的发展正在使很多不可能成为可能。近两年喷射技术每隔一段时日便进入人们的视线，推出相应技术的无一不是明星企业，Stratasys、XJET、惠普陆续推出了基于喷射技术的打印机，这些打印机正在解决传统的打印工艺无法解决的问题---彩色、批量以及高表面质量。然而，当人们惊呼技术本身革命的同时，打印机与材料成本的高昂也让人望而却步。基于此，喷射技术自身的发展正在使这一现状发生改变。Stratasys宣布推出推出全新的用于喷射技术的3D打印材料，使成本降低50%；惠普新推出4210系统，从设备结构方面进行改进实现零件批量制造，实现效率进一步提升。而Desktop Metal将喷射技术用于金属打印降低了成本并实现了批量制造，以及GE宣布推出粘结剂金属喷射设备，预示着喷射技术正在悄悄拓宽金属打印领域。以上事实无一不在说明材料喷射技术正快速挑战着激光在非金属粉末和金属粉末材料方面的应用，而且已经在金属打印领域获得了突破，成为金属零件批量打印的重点技术。诸多消息显示，材料喷射技术在3D打印行业中的地位正变得越来越重要，越来越不可忽视。笔者因此对喷射技术单独做一期内容。目前市面上的材料喷射技术分为两类：喷射打印材料与喷射粘结剂。喷射打印材料的笔者称为材料喷射成型技术，喷射粘结剂的统称为粘结剂喷射成型技术（实际为3DP技术），根据各家情况的不同，笔者列了一个表：分类代表企业代表工艺成型材料材料喷射StratasysPolyjet树脂XJETNPJ纳米粒子喷射技术金属、陶瓷粘结剂喷射（3DP）HPMJF多射流熔融技术尼龙类3D SYSTEMMJP多喷嘴喷墨技术石膏类等voxeljetBinder Jetting铸造砂、陶瓷等ExOneBinder Jetting铸造砂、金属粉末等DesktopSPJ单通道喷射技术金属粉末Prodways＆Liten树脂粘结剂喷射技术金属粉末从中看出，直接喷射成型材料的极少，只有Stratasys和XJET，而前者的核心技术Polyjet又跟XJET有莫大渊源；在3DP技术门类中，粘结剂又分为特殊胶水和树脂粘结剂两种，作用都是将粉末材料粘接成型。在过去几年中，3DP用于砂型制作较多，随着人们对大尺寸砂型结构的需求不断增加，以及材料科技的发展，3DP技术逐渐挤占了激光打印的市场；而近期在金属打印方面，高速、批量和低成本三个关键词赚足了人气，使人们认识到3DP不仅仅可以用来粘接铸造砂和尼龙粉末，因而获得大量投资，粘结剂喷射技术正在成为金属打印领域一颗新星！接下来笔者主要介绍目前主流的喷射打印技术。材料喷射成型技术1.Polyjet技术技术特点：直接喷射树脂成型材料技术原理：Polyjet技术，采用树脂喷射的方式提供材料，在需要打印的位置识别当前层的颜色并喷射树脂，通过光照实现固化，可立即使用完全固化的模型，无需额外进行后续固化。点评：精度、强度很高，可实现多材料不同位置喷射，吊打普通3DP，但价格也很昂贵。可用于制作注塑模具、夹具、固定装置、教学和促销展品、生产部件等。Polyjet技术成型原理Polyjet打印模具2.NPJ纳米粒子喷射技术技术特点：直接喷射含金属粉末或陶瓷颗粒的油墨成型零件技术原理：将包裹有纳米金属粉、陶瓷粉或支撑粒子的液体装入打印机并喷射在建造平台 上，通过高温使液体蒸发留下金属部分，最后通过低温烧结完成成型。点评：细节、表面光洁度和精度表现力极高，关键在于纳米颗粒在油墨中的分散；清理和后处理会很简单；纳米材料成本高昂，只怕买得起设备用不起材料，官方介绍的成本更低并不可信。适合用来打印钛合金医疗器械，如膝关节植入物，还能为汽车和航空航天领域生产铝合金零件。 NPJ技术原理NPJ打印零件粘结剂喷射技术粘结剂喷射技术的最大优点就是突破了激光制造的尺寸限制，使尼龙、铸造砂型的打印尺寸达到数米，金属打印实现了批量和低成本，因此成为各种风投的新宠儿。1.用于陶瓷、铸造砂打印技术特点：通过向粉层零件横截面喷射粘结剂来粘接零件。技术原理：打印头通过移动，在零件横截面喷射胶水（喷头直径通常在80μm）来制造零件，一层打印完毕之后，零件降低一个层厚重新铺粉再喷射胶水，重复该过程直到零件制作完毕。根据材料不同，选择是否需要后续烧结。点评：将砂型打印拓宽数倍，速度得以提升，成本降低。惠普粘结剂喷射成型2.用于金属粉末打印技术特点：打印过程近似冷成型。技术原理：通过一层层喷射粘结剂实现零件成型，后通过高温烧结将零件制作完成。点评：可批量、低成本、高速度打印，零件需要的支撑较少，材料成型存在收缩。Desktop粘结剂喷射成型总结材料喷射技术相比粘结剂喷射技术要困难的多，尤其是XJET的纳米粒子喷射技术。材料成本仍然是限制技术发展的重要问题，相对于Polyjet已得到相对广泛的应用，XJET的商用化还须拭目以待。粘结剂喷射技术在金属打印领域的应用，笔者认为这大大超过了XJET纳米粒子喷射技术的风头。在粘接金属之前，XJET曾被认为是未来之星，但技术的革新速度让人感叹。同时粘结剂喷射用于金属打印，相对粉末激光成型来说也有诸多优势，前者往往不许添加支撑，可以打印SLM不能打印的更为复杂的结构，以及SLM难以成型的材料。但一种技术是很难完全替代另一种技术的，粘结剂喷射金属成型后续需要烧结，而且涉及材料收缩问题，在一次制造高精度小型零件方面存在弊端，在制造大型零件方面比不上Lens，甚至在表面光洁度方面也比不上XJET。总之，每种技术各有所长，很难出现一枝独秀的局面。但无论怎样，喷射技术正在越来越得到人们的关注，3D打印技术本身的突破使其改变制造业成为可能。长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：技术竞争：喷射技术比你想象的更加重要

建筑业发展到今天，应用在建筑行业的材料种类数以万计，由于3D打印技术发展起步较晚，最近几年才将此技术应用在建筑行业，目前适用于3D打印技术的建筑材料凤毛麟角。笔者认为，3D打印建筑除了快速制造带来的好处之外，完备化的保障措施使其兼具居住功能，而非噱头。3D打印建筑材料分类1、GRG 材料GRG 材料是通过采用超细结晶石膏为原材料，将具有专用连续刚性的增强玻璃纤维和它混合制成的产品材料。这种材料具备不易形变、质量轻、高强度、防火性能好、环保、会呼吸、加工周期短等优点，常用于异形产品的加工制作上。大型剧院、会展中心、报告厅、体育场等大型工程上常常应用到GRG材料，上海世博中心大会堂就是应用GRG材料建造。2、混凝土类材料混凝土类材料无论是在传统建筑生产中还是新兴数字化技术3D打印技术领域里，仍然是利用率最高的材料。这离不开混凝土材料具备的抗压强度高、耐久性好、耐火、可塑性强等优点，由于混凝土材料具有可塑性强的优点，因此在打印过程中可一体成型，不需要借助模板支模。目前，在3D打印建筑行业领域，最常见的就是应用混凝土类材料作为基材料并结合“轮廓工艺”，进行建筑构件的打印。与现有的浇混凝土施工工艺的不同，建筑 3D 打印所用的混凝土材料与传统的施工技术所用到的混凝土材料在性能方面有很大的不同。传统的施工工艺通常是先支模板，然后将混凝土灌入进模板中振捣，并最终形成所需要的建筑结构或构件，而建筑 3D 打印是将胶凝材料从喷嘴中挤出，然后层层叠加以得到需要的建筑实体。建筑3D打印基本原理建筑3D打印就是利用层层堆积的基本原理，采用工业机器人逐层重复铺设材料层构建自由形式的建筑结构的新兴技术。建筑3D打印机的构成和传统打印机基本一样，一般都包括控制组件、机械组件、打印头、耗材和介质等。建筑3D打印机根据电脑上设计的完整的三维模型数据，通过一个运行程序将材料分层打印输出并逐层叠加，最终将计算机上的三维模型变为建筑实物。但具体的打印过程有FDM类型和3DP类型。混凝土喷挤分层建造工艺FDM类型即挤出固化打印，是指用喷嘴挤出胶状材料，然后层层堆积至所需高度的一种打印工艺，例如混凝土打印。其核心工艺是混凝土喷挤分层建造方法，具体来说，即基于水泥砂浆的挤压和材料本身的凝固过程，并且每打印一层材料就添加一层钢筋网，直至整体构件打印完成后植入竖向钢筋。混凝土打印技术具备较高的三维自由度和较小的浆体沉积分辨率，因此对构件打印的内外几何尺寸有更好的控制。铺设混凝土3DP类型是指选择性粘结固化打印，通过喷挤粘结剂来选择性地胶凝硬化每一层的粉末，直至最后一层硬化完毕，再清除剩余未粘结粉末，即可完成建筑的自动化建造。一般情况下，用于 3D 打印快速成型中的支撑结构有两种形式。第一种，是采用其他强度较低的材料进行打印支撑结构，等其他部分打印完毕并凝固后，去除这些强度低的支撑部件。第二种，就是选择性粘结固化采用的这种打印工艺，层层铺粉末材料，没有粘结到的部分可以作为支撑结构，等打印完毕凝固后，再去除没有被粘结固化的粉末材料，这些材料还可以重新回收利用。但目前室外的建筑打印多是采用混凝土打印方式。填充保温性材料建筑3D打印的效率远远高出传统的建筑模式，据报道上海在24 小时内打印了10栋房屋，而且据称房屋寿命可达上百年。待房屋主体结构打印完毕之后，可在墙体内部填充保温材料，对外墙等处理之后便可使用。铺设防水层粉刷墙体安装门窗水电系统3D打印房屋构造当然，建筑 3D 打印技术还是一项新兴技术，还有很多不成熟之处，人们对于建筑 3D 打印技术还存在诸多疑虑，3D 打印建筑的抗压强度、抗折强度、抗拉强度、耐久性等综合性能还有待验证。并且，目前建筑 3D 打印技术还仅限于打印低层建筑，如何打印高层建筑仍然是一个亟待解决的难题。长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印应用于建筑业及其实用性

首先讨论金属打印为什么需要支撑，相对于SLS采用粉末自支撑零件、SLA的块状支撑零件，SLM显得要复杂的多。金属打印过程中动辄上千度的高温及极大的温差很容易导致零件翘曲变形，支撑的存在可以较好的固定零件、防止热变形；同时由于在成型过程中产生较高的热量，粉末的导热率较差，支撑在防止过热、快速导热方面可发挥重要作用；第三，刮板在铺粉过程中容易产生机械扰动，支撑可牢牢拉住零件，保证零件的稳定性。但是金属支撑绝不是越强越好，因为金属支撑的去除需要很大的工作量，设计不合理会导致支撑无法去除。因此支撑的设计不仅要遵循足够强壮的基本要求，还须较为容易的去除，如果设计的支撑还能够去除内部的粉末就堪称完美了。尽管很多3D打印设备商推出了自己的支撑设计软件，但materialise无异是该领域的领导者，其新近推出的e-Stage金属支撑模块对于大幅提高生产效率、方便后处理、节省更多材料具有重要帮助。更快、更容易、更智能在这之前，金属支撑以树形、锥形和块状支撑为主，其中又以块状使用最多，树形支撑多用于首饰打印。尽管materialise声称SG+模块可生成最完善的金属支撑，但块状支撑的去除仍然存在很大困难，虽然具备菱形镂空的设计，但也很难取出里面的粉末，只能在线切割过程中废弃。块状支撑与树状设计e-Stage旨在简化金属打印工艺设计，自动化生成支撑，操作人员可以节省数据准备和加工的时间，从而缩短交付时间。智能化判断需要添加支撑的位置，避免人为错误，提高加工的成功几率，使数据准备时间减少90％。全自动生成支撑结构超大的多孔结构设计使粉末轻松释放，从而使更多粉末得的有效利用，损耗减少20％。简单的粉末去除工作看起来很高大上的支撑机构连接点的减少和简洁的断开点设计让后期处理更加容易，使零件表面更加完美，后处理时间减少50％。支撑轻松去除，简直逆天支撑足够强但也足够弱从以上介绍看来，e-stage确实给我们太多的惊喜，支撑再也不需要锤子砸了！笔者迫不及待的想使用，但无奈找不到资源。不过相信用不了多久，还是能用上的。当国内很多厂家在学习materialise加支撑方法从而推出自己的软件的时候，它却走的更远更加深入了。新版的e-stage还支持给SLA添加支撑，随着零件变得越来越复杂，越来越大，设计的需求变得越来越重要，自动化的支撑可大大提高生产效率，简洁化的支撑设计对于后处理将越来越重要。欢迎关注٩(๑❛ᴗ❛๑)۶ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：Materialise e-stage有多逆天

上期我们介绍了Desktop Metal桌面金属打印机，其友好的工作环境以及简单的支撑去除方式让人印象深刻，它不仅填补了真正意义上的金属打印FDM对标产品，也为金属打印的普及起到了积极推动作用。到目前为止，通过3D打印进行大规模生产主要受到两个因素的影响：成本和时间，Desktop Metal转为解决这个问题推出了其另一款产品DM production，这款金属打印系统专为批量生产而设计。该系统采用新型的单通道喷射（SPJ）技术，消除了零件打印尺寸限制，成型速度相比激光3D打印系统快100倍，成本也降低了20倍。本期将对其成型过程进行介绍。 DM production系统工作过程笔者认为该系统属于改良版的3DP打印机，不同之处是，单通道喷射技术将粉盒铺粉、铺粉辊压实、喷射粘结剂、粘结剂烘干几个机构与动作集成在了一起，即一次铺粉随即完成该层成型。打印系统由粉盒、压实辊子、成型缸以及打印头组成，成型尺寸为330x330x330mm；单通道喷射一体式的结构，避免了运动浪费，成型效率更高。单通道喷射一体式机构与SLM和LENS中需要将零件打印到基板上不同，DM production是在松散的粉末中进行“冷成型”，零件几乎不会产生热变形，因此零件打印无需基板，软件会合理安排零件，充分利用构建范围实现生产效率最大化。金属零件多层排布一体式结构的前端是粉末铺设机构，系统会根据材料的特性释放相应量的金属粉末，之后由辊子压实，确保每一层的厚度为50μm。粉末压实金属粉末铺设完成之后进行粘结剂的喷射以及烘干。打印头喷射粘结剂喷射抗烧结剂粘结剂烘干粘结剂喷射过程中，32,000个喷嘴可以在全宽度上以每秒数百万个液滴的速度将粘合剂喷到粉末上，一次可形成一层高分辨率的零件；沉积抗烧结剂可创建界面层，而且抗烧结剂仅在有支撑的位置沉积，有助于零件制作完成之后的支撑去除。零件快速加工过程单通道喷射技术结合了所有必要的印刷步骤，每当有移动时，都有印刷，每小时可完成8,200cm3打印，零件可在几分钟之内完成打印，而非几个小时，大大提高了打印效率。一旦零件打印完成，即进入炉中烧结。视频中显示的烧结过程很魔幻，很像打印完成加热棒插入粉体直接进行加热，实际上DM production与Studio一样配备了烧结炉。烧结炉烧结过程烧结过程是一个关键的步骤，加热炉系统通过SiC加热元件和高功率微波进行烧结，炉膛采用云形链接，温度曲线可根据零件结构和材料特性进行设定，保证零件加热至正好低于材料熔点的温度，去除粘结剂并熔化金属颗粒，留下坚固的零件没有任何残余应力。不过一台烧结炉所能容纳的零件数量有限，若完全实现文中所说的高效率，一台打印机需要配备四台烧结炉。最终烧结的零件比直接打印完成时小约20％，但系统似乎可以自动识别零件尺寸进行打印比例的调节。零件致密度也可达到99.8％，尺寸精度可达50μm，均和激光打印的零件一致。DM Production每台打印机的零售价格预计在36万美元左右，将在明年上市。延伸阅读：Desktop Metal金属桌面打印机---DM STUDIO解析TruPrint 3D打印系统解析多激光无缝拼接的大尺寸粉末床激光熔化自动化设备是怎么工作的？双喷头FDM 3D打印材料组合3D打印18K黄金首饰彩色3D打印技术之四--惠普MJF技术欢迎关注٩(๑❛ᴗ❛๑)۶ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：Desktop Metal金属机---DM production

金属粉末注射成型技术原理金属注射成型（Metal Injection Molding，MIM）是一种适于生产小型、三维复杂形状以及具有特殊性能要求制品的近净成形工艺。该技术是将现代塑料注射成形技术引入粉末冶金领域而形成的一门新型粉末冶金近净形成形技术。其基本工艺过程是：将各种微细金属粉末（一般小于20μm）按一定的比例与预设粘结剂制成具有流变特性的喂料，通过注射机注入模具型腔成型出零件毛坯，毛坯件经过脱除粘结剂和高温烧结后，即可得到各种金属零部件。金属注射成型适合大批量制造，产品制造成本低，在今后相当长的一段时间内，该技术会与3D打印成为比较先进的制造技术。延伸阅读：大尺寸金属制造--激光熔化沉积技术大尺寸金属制造（二）--激光熔覆制造技术EBM的技术特点与制造优劣3D打印技术粉末成型工艺Desktop Metal金属桌面打印机---DM STUDIO解析多激光无缝拼接的大尺寸粉末床激光熔化自动化设备是怎么工作的？欢迎关注٩(๑❛ᴗ❛๑)۶ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：金属粉末注射成型技术(MIM)

Desktop Metal推出的两款打印机以桌面级、低价格、高速度、批量生产四个特点吸引人们眼球，根据其强大的研发阵容尤其是获得的投资来看，该公司确实不能被业内小觑。根据以上两期对其两款主打产品的介绍后，本期对其打印材料进行介绍。根据打印机类型，Desktop Metal的打印材料有两类，即棒材和粉末。DM Studio使用的是捆扎在一起的金属棒墨盒，即金属材料须加工成棒材的形式供Studio打印机使用。DM Studio金属棒材材料材料特性316L不锈钢高温条件下耐腐蚀17-4PH不锈钢高强度、耐腐蚀IN625合金耐高温、高强度、耐腐蚀AISI 4140高强钢中碳钢，高强度和高韧性H13模具钢高温条件下耐磨、硬度高铜导热导电可伐合金热膨胀可控DM Studio用墨盒DM Studio用棒材目前Desktop Metal Studio系列推出了七款材料，另有多种材料正在研发中，其独特的墨盒设计使更换材料变得非常方便，金属原材料加工成棒材远比激光成型用粉末成本低的多。而DM Production系列直接采用金属注射成型（MIM）用的粉末成本也比SLM成本低得多。MIM使用的精细的气体雾化粉末，要求粉末颗粒很细(0.5～20μm)、近球形，以保证均匀的分散度、良好的流变性能和较大的烧结速率，且一般要求D10<5μm以填充烧结时的孔隙。虽然MIM用粉更细，但其价格比SLM用粉要低，主要是因为MIM用粉不需要SLM对不同粒度粉末比例的苛刻要求以及球形度的高要求，且其振实密度只需50%，SLM则要求越高越好；MIM用粉只需在制粉完成之后截取20μm以下的粉即可，而3D打印粉的粒度是中间部分，细的要选出去，粗的也要选出去，造成成本增加，而且市场需求也更加紧俏。总之，SLM用粉的制粉成本要比MIM用粉的制粉成本更高。特维克（Sandvik）的金属材料目前，SandvikOspreyLtd已与Desktop山Metal达成合作关系，成为其系列合金粉末的供应商。总结Desktop Metal技术的主要卖点包括桌面级、低价格、高速度、批量生产，但其后处理的缩减也是一重要卖点。对于激光制造来说，支撑的去除非常困难，而且其制造成本的70％来自打印前后的准备和处理工作。Desktop Metal简单的支撑去除和后处理工作，使其在原型和零件制作方面更加容易。Desktop Metal首席执行官兼共同创始人Ric Fulop表示：“到目前为止，金属3D打印已经无法满足当今的制造需求，原因是成本高，工艺缓慢以及容易产生污染。Desktop Metal开发的两款金属3D打印系统用以消除这些障碍，DM Studio在金属复合材料的3D打印方面将有所作为，而DM Production在批量制作方面将大放异彩。延伸阅读：3D打印技术粉末成型工艺Desktop Metal金属桌面打印机---DM STUDIO解析欢迎关注٩(๑❛ᴗ❛๑)۶ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：Desktop Metal 打印材料及产品总结

Desktop Metal于2015年成立于美国，目前已从Google、宝马、Stratasys和Lowe等公司募集了大量投资。该公司在短短时间内汇集如此大的名气，基于其全新的金属增材制造工艺---桌面级金属3D打印系统DM Studio与DM Production，这使得金属打印变的安全、高效、低成本。桌面级金属打印机避免了激光和金属粉末相互作用，无需空压机、制氮机，甚至不需要线切割，这使得工作环境变的安全可靠；在成本方面，完整一套的Studio系统的售价为12万美元，在材料使用以及后处理阶段所投入的成本也比激光制造手段低20倍（官网介绍）；在打印速度方面，DM Production系统比现有激光金属打印系统快100倍。本文主要介绍DM Studio系统的突出特点，另一款下期介绍。DM Studio系统DM Studio系统是基于类似FDM的原理，在所需的保护气氛下，以金属丝材为原材料，通过电感等方式熔化丝材，并在静电力／磁场等作用下控制喷嘴流出液滴的表面张力，在压力等作用下将金属液滴沉积在成形平台上；成形过程中可控制平台以及喷射系统的温度，并对形成的缺陷进行监控并予以修复。系统打印尺寸为300x200x200mm，层厚50μm，每小时可打印16立方厘米。具体的工作原理通过该公司公开的专利可获取其工作过程。DM Studio 桌面金属打印机DM Studio打印机包括计算机控制系统182，外壳112（内部有所需的保护气氛，如真空、惰性气体、除氧剂等），机械运动系统，成形平台和金属堆积系统120。当金属液滴在滴下时，机械控制系统按照一定的路径移动从而堆积形成三维金属件。该技术的创新之处在于，采用静电力来控制金属液滴从喷嘴中滴出。DM Studio 桌面金属打印机结构图在打印过程中，金属丝材被送入电感式加热管（或者电阻式加热管），从而熔化成为金属熔液；金属液滴在喷嘴口240处会形成液滴，该液滴的表面张力等参数可以通过磁场（230）、静电场（120，图1）或者二者的组合控制，并在压力等作用下由喷嘴滴到成形平台。感应加热及液滴喷射系统同FDM技术一样，该技术可支持多种丝材，其中一些管道也可以填充表面张力改性剂或者保护气体等，每个丝材可以有独立的储料管道或者也可以按照一定比例混合在一起；下图展示了该堆积系统的多个喷嘴，并且可实现对单个喷嘴喷射液滴的独立控制。 丝材供料系统 多喷嘴系统DM Studio打印过程大多数金属3D打印机都需要通过线切割等方式将产品从打印平台上分离，多余的材料和产品粗糙的边缘还要通过打磨才能去掉。而Desktop Metal可以使金属零件在没有任何处理的情况下直接手动与打印平台分离，支撑结构也可以用手去除。手动去除支撑零件脱离打印平台DM Studio打印系统配备了一台溶解粘结剂的设备以及烧结炉，在打印过程中金属中混入了蜡和其他一些聚合物，而且配合后面的烧结以及烧结后尺寸的大幅缩小，零件的打印可能仅是疏松成型。溶解粘结剂有机物的溶解主要是为后期烧结做准备，可保证在办公环境下顺利运行，即使有少量的废气，也会通过烧结炉中自带的过滤装置处理（木炭过滤）。溶解了粘结剂的溶液可通过溶解设备内部自带的装置进行蒸馏实现溶解液的循环使用。零件进炉烧结当部件加热到接近熔化的温度时，剩余的粘合剂被除去，并且金属颗粒熔合在一起，导致部件致密化达到96-99.8％。烧结炉内置型材可根据每种零件的构造和材料调整烧结工艺，最高可以达到1400°C的高温，确保均匀加热和冷却，避免产生残余应力。烧结过程烧结后的高品质零件DM Studio比粉末金属3D打印更安全，不需要额外的设备，材料更换方便，系统支持数百种不同的金属合金，这意味着DM Studio可用于制造多金属梯度材料。更换材料DM金属桌面机具有显著的优势，它使得金属打印设备以及材料的价格大幅下降，而且工作环境宜于办公。但同时其劣势也很明显，以桌面级别设备的真空或者保护气氛，仅能加工少量不活泼金属，并且难以加工高熔点金属；喷嘴一旦发生堵塞，清理会比较困难。以上便是笔者结合多方资料对DM Studio的汇总和解析，下期将介绍DM的另一款产品DM PRODUCTION，敬请期待。延伸阅读：TruPrint 3D打印系统解析金属粉末与激光作用过程为什么要仿真双喷头FDM 3D打印材料组合多激光无缝拼接的大尺寸粉末床激光熔化自动化设备是怎么工作的？欢迎关注٩(๑❛ᴗ❛๑)۶ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：Desktop Metal金属桌面打印机---DM STUDIO解析

通快TRUMPF集团创立于1923年，主要生产各类激光器和激光加工机床，以及数控冲裁和折弯机床等。通快TRUMPF集团在激光加工领域排名全球第一，也是全球第三大机床制造企业。通快公司近几年陆续推出了TruPrint1000、3000和5000系列的粉末床激光熔化设备，与EOS、SLM Solution等产品相比有很多突出特点，本期对其结构、制造特点予以分析。 TruPrint 3000 激光熔化系统1.光路系统TruPrint 3000与5000成型尺寸都是Ø300 x 400mm，设备配有外部工件和粉末管理系统的中幅面通用设备，使用激光金属熔化技术打印制造复杂的工业金属零件。而它较大的打印空间能够根据不同的应用，在零件的大小、数量和的几何形状等方面实现更佳的灵活性。3000系列配备一台500w的TRUMPF光纤激光器，5000系列配备了3台，扫描过程中可实现无缝拼接，大大提高了打印速度。TRUMPF打印系统的激光器波长约为1070纳米，均可单独调节光斑直径（100-500μm），灵活应对不同的元件要求，实现更高的表面质量要求。单激光与多激光扫描区别2.铺粉系统在加工过程中，激光扫描期间刮刀会预先移动到成型缸附近，这样进一步缩短了加工时间。快速铺粉X 形刮刀具有四个不同的面，可确保最佳的刮粉效果以及稳固可靠的加工过程。3.成型缸系统TruPrint 3000与5000都具有四个缸，包括两个供粉缸、一个成型缸以及溢粉缸。设备内置的大容量粉末仓保证了激光熔化加工过程中充足的粉末储备，即使整个打印空间都被利用时也无需额外补充粉末。在设计上突出集成内部换缸理念，即成型缸和供粉缸可自动快速更换，确保在生产期间同步作业，保证在操作过程中避免与粉末直接接触。此举减少了停机时间，对于提高生产率具有重要意义。四缸系统成型缸更换4.工件与粉末管理系统TruPrint打印系统的另一突出优点是粉末清理和筛分的密封性，配有包括筛粉机、拆包台和粉末回收漏斗的工件与粉末管理系统，且可以和打印加工同步进行，从而优化了操作流程，提高了生产率。虽没有SLM800展示的智能化，但也避免了人员与粉末直接接触，提高了安全性。 拆包台零件清理在拆包台内进行粉末清理，避免操作人员直接接触粉末；粉末吸嘴经优化设计，使清洁复杂工件时更加方便，同时拆包台具有电动升降装置，成型缸可旋转上升，使成型缸更易进出工作台。含真空传送管道的筛分站粉末筛分筛分站在保持粉末质量一致的同时具有非常高的筛分量，高度自动化的工作站允许无人操作。通过集成的真空管路可以从任意容器筛分，并通过称重功能按需装入所需容器。粉末仓借助粉末仓可存放、运送和加注大量粉末到标准容器中。料仓体积可以单独调整。例如可快速拆卸夹紧卡箍以便清洁。另外，使用标准叉车可以轻松运送粉末仓。标准叉车 TruPrint 工件与粉末管理系统5. 工业软件和监控TruPrint打印系统配备的软件可提供智能流程链，从而保证较高的安全性，用于开发、模拟、3D 打印和数控编程金属件的工具合并在同一系统中，因此不再需要 STL 数据转换。另外，软件包中还集成了用于处理成型工作的切片，填充和参数管理的 TRUMPF 成型处理模块，清晰的工作流程节省时间与成本。借助平板电脑通过 App 灵活操作和控制TruPrint打印系统看起来也是很高大上，作为老牌的激光器制造和加工企业其品质值得信赖。延伸阅读：金属3D打印后处理系统大尺寸金属制造--激光熔化沉积技术大尺寸金属制造（二）--激光熔覆制造技术金属增材制造技术面向工业制造和模具领域的应用多激光无缝拼接的大尺寸粉末床激光熔化自动化设备是怎么工作的？欢迎关注٩(๑❛ᴗ❛๑)۶ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：TruPrint 3D打印系统解析

曾经有一位3D打印方向的研究生导师“勉励”其弟子，你一定得做金属打印，你做SLA方向毕业去干什么呀？！此处到不说金属打印有多辉煌，多有前途，至少是被人们所看重。拖了法兰克福3D打印展的福，最近3D打印界利好消息不断，金属打印更甚，ANSYS收购3D SIM便是其中之一。为何非要把这个新闻拎出来说一说，因为国内压根没能做出这种软件，那么它是一款怎样一种软件? 在增材制造领域，“水最深”的应该是金属打印，金属粉末由固态到液态再成型成我们常见的金属，“经历了太多”，这个作用过程可能导致它密度不好、性能不佳，内部还可能储存着巨大的能量----应力！国内近几年提了多次的控形控性，然而直至目前，有多少商家也只能控其形而无法控其性，因为对成型工艺未能完全研究透彻。对金属打印过程中缺陷、应力、变形甚至性能的预测研究人员从未停止期待，国家也从未停止投入，然而我们对于增材制造仿真软件的课题攻关仍然望而生畏。笔者认为确实是太复杂了，可欧美确实也做出来了。研究人员对于ANSYS再熟悉不过，只要是理工科的，无论读书期间从事的什么课题，对于ANSYS大多都有了解，如今它却收购了金属打印仿真的技术领导者，从一方面预示着增材制造终于了一个被大多数人认可的软件用于研究，另一方面也代表金属打印的模拟仿真预测打印性能已经发展到了一定的地步。金属粉末与激光作用过程发生了丰富的物理化学变化，每一种粉末材料因为成分的差异与激光的作用效果也千差万别，打印过程所展现的现象更非一成不变，加工不同形状的零件更是融合了不同种类的工艺。一层粉末金属被加热和冷却，当沉积下一层时，再次加热，使两层粉末“焊”在一起形成固体；当零件完成时，每一层都经过多次热循环，在零件中产生残余应力。粉末分布不均匀或由于热膨胀/收缩循环而形成微小的微结构缺陷。在宏观层面上，根据零件的复杂程度，由于零件的整体形状和支撑结构，可能会出现额外的应变。任何这些情况以及更多潜在的情况都可能导致构建失败。构建失败可能包括零件变形，使零件超出公差或断裂。工程仿真可以预先解决这些问题，通过预测AM制造部件的构建过程效果和结果属性。然后可以修改三维设计以消除预测的问题，并确保成功构建结构合理的部分。3D SIM的产品包括专为机械操作人员和设计人员设计增材制造部件而研发的易用型工具exaSIM。exaSIM提供了无与伦比的预测功能，能发现并解决残余应力、扭曲和建造故障，从而帮助用户实现部件容差，而且无需物理试验就能避免建造故障。另一款产品FLEX可帮助工程师、分析人员和研究人员针对具体增材制造机械和材料组合调整最佳工艺参数。这就能在制造部件前实现最高水平的部件完整性并预测微观结构和相关属性。此次收购使ANSYS拥有了业内唯一一个完整的增材制造（3D打印）仿真工作流程。ANSYS增材制造仿真解决方案：设置机器工艺参数，保证支撑以及实体打印成功；为给定机器和材料限定属性；需提前模拟设计和预测增材制造过程。研究、评估和优化材料微观结构。3D SIM加入 ANSYS 只是一个开始，预示着国外技术将获得更加深远的发展，国内科研人员更加应该努力才是。延伸阅读：数值模拟在SLM成型过程中的应用欢迎关注٩(๑❛ᴗ❛๑)۶ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：金属粉末与激光作用过程为什么要仿真