据悉FDM才能的三维打字与印刷设备已经走过了疏

来源:http://www.jinniu-china.com 作者:公司介绍 人气:81 发布时间:2019-11-11
摘要:近日消息,西通电子推出Riverbase 500工业光固化打印机、Walnut 18金属3D打印机,作为首款智能化的SLA/SLM3D打印设备,均采用了西通自主研发的点扫描3D打印软件操作系统RiverOS1.0,其金属材

近日消息,西通电子推出Riverbase 500工业光固化打印机、Walnut 18 金属3D打印机,作为首款智能化的SLA/SLM 3D打印设备,均采用了西通自主研发的点扫描3D打印软件操作系统RiverOS1.0,其金属材料3D打印技术属国内先创行列。

2017年TCT亚洲3D打印、增材制造展览会已经落下帷幕,这次在国内第三次举办,代表了3D打印的发展趋势与行业发展发现,展会上云集国内外最新的3D打印技术和产品,都有哪些值得关注的?我们来做一个盘点,看看在技术层面上近两年3D打印行业的成长。

西通电子为硬创先锋早期报道项目,由前格力系杨雨生于2004年在珠海创办,此前曾推出Formaker All-in-One四合一3D打印机、首款桌面级SLA3D打印机等产品。其核心专利产品水星采用零故障中断技术,官方声称其性能远超Makerbot,打印失败率控制在5%。现以B端客户为主。

●FDM技术 喧嚣过后的成长

产品亮点:成型扫描策略+ 树形支撑系统

不像过去两年新机型频出厂商一拥而上的盛况,FDM技术类型的设备和厂商都趋向平稳。技术与设备上的潜力充分挖掘之后,今年的主要着力点趋向更大成型体积、更好的打印质量以及简便操作。

工业光固化打印机Riverbase 500的外观尺寸为1.75m*1.10m*1.95m,容积100L,内面板交接呈弯曲型。Riverbase 500使用光固化3D打印技术,适用于光敏树脂。零件扫描速度为6.0-12m/s,采用Gcode数据接口。其产品优势在于激光功率可在线测量,工艺参数优化设定。采用液位自动控制,支撑扫描分离谁急。可实现24小时无人值守,自动化程度较高。

Stratasys推出了F123系列新品,目标是傻瓜式操作、在办公室插上电源直接使用;弘瑞推出了半人多高大体积的工业级FDM 3D打印机和Flow挤出头,打印尺寸大、性能稳定;Polymaker还专门做了一个ABS/PLA的抛光机Polysher,直接用于印后处理以使印品表面光滑圆润。

金属3D打印机Walnut 18采用主流SLM,即激光选区溶化技术,选用红外高能光纤激光,氩气保护。据悉,光纤激光器维护成本较低,光束质量优良,光电转换效率高等优点使其应用于快速成型优势十分明显,功率从200W、400W、500W不等。适用于不锈钢、模具钢、钴铬合金、镍合金、铝合金、铁基合金等打印材料,采用Gcode格式。由于使用Scanlab高精度扫描震镜,可保证整个打印过程的平稳。零件扫描速度为6.0-12m/s。

总体来说经过近两年的起伏,基于FDM技术的3D打印设备已经度过了粗放增长期;桌面类的设备摒弃了来自开源硬件和创客范的粗陋,在商品化和智能化方面大大改观;专业类的设备开始重视人性化、易用性,更贴近实际使用环境。

据介绍,西通提出的激光扫描创新之处在于当第N层扫描完后,铺下一层粉,第N+1层扫描线偏移0.5个光斑的距离,使得激光在第N层的搭接凹谷处进行同向扫描。之后再进行X型错层扫描,熔化后的金属液与第N层扫描线的侧面润湿,金属液在重力作用下润湿填充凹谷处,两层之间的熔合线结合紧密,鲜有孔洞,润湿效果良好,致密度近乎100%。

所以本届TCT展会上,FDM技术褪去第四次工业革命颠覆式制造方式一类的光环,走上如何才能更好用的进化之路。

传统3D打印多采用悬垂结构成型,需要预先添加支撑以保证成型过程的稳定性,成型结束后再去除支撑,获得完整的零件。传统垂直悬垂结构优化悬垂结构使SLM成型零件的局部形状精度、尺寸精度不能达到要求,或者成型过程失败。在悬垂结构不可避免的情况下,西通首先采用树形支撑系统,能够在减少支撑情况下将实现悬垂结构顺利成型,这一创新对SLM工艺的提升和应用范围拓展具有很大的意义

就展会上的设备、近两年的应用情况来看,FDM 3D打印设备已经达到了能用、好用的良好结果。精度满足应用需求,打印速度在几个小时到几天之间,稳定性上也能够达到较好的打印成功率。小批量定制的需求,FDM 3D打印机完全可以满足,要缩短时间最直接的就是多用几台设备同时打印,而设备价格也大大降低了,并不算太贵。做3D打印服务,目前是从业者能够获得资金回报的最简单、直接的方式,在技术和设备上也有比较完善的方案支持。

基于金属打印在临床应用的现状,传统技术采用固定夹角即同角度交叉扫描,层表面质量优化SLM成型零件的表面粗糙度一般为15~50m,相比于传统方式加工的零件有不小的差距。西通RiverOS1.0系统采用双层间X渐变错层扫描,即在+2 +4 +6 层采用0.5度夹角逐步变化方式。能够直接优化改善SLM成型件表面质量,研究发现,双层间X渐变错层扫描扫描方式,能够将粗糙度Ra控制在8m以下。

而是否能够普及推广的问题,恐怕要留给行业标准去解决。复印机用来复印文档,它的用途简单但是在人们脑海中有明确的预期,就是处理各种文件。文字和图像的清晰度、扫描后的文件格式、印制性能等在行业标准的规范下都足够明确,用户有可控的预期;简单功能的普及却在全球形成高达550亿美元的复印机市场。

行业背景:海外公司占据了九成市场

除此之外,目前一些从业者已经在国内开展早期的市场活动,包括从业人员技术和理念培训,与高校合作建立研发机构,以及设立线下的3D打印服务中心等。这些行为潜移默化中培养用户观念和使用习惯,并且提供了更完善的咨询和技术支持,有助于挖掘最终用户需求、培养市场成长。综合来看FDM 3D打印技术目前正在落地,投入到应用中形成更广的市场,对此我们有着积极的预期。

我国最早从1998年开始SLM相关技术的研究工作。先后安排了973计划、863计划和总装十五、十一五预研等项目。北京航空航天大学、西北工业大学、等国内研究机构也开展了激光快速成形与修复技术及其设备的开发研制,并取得了一批成果。但主要其采用学习国外技术路径,商业化程度进展缓慢。

●SLM/EBM 膨胀中的气球

金属3D打印技术应用前景广泛、结合力强,尤其适合航空航天、汽车等高端产品关键零部件的制造,其操作软件非常重要,但目前,金属3D打印的控制系统几乎全部控制在国外制造商手中,包括德国EOS公司,SLMSolutions公司,ConceptLaser公司,都开发出了不同型号的机型,包括不同的零件成形范围和针对不同领域的定制机型等,占据了全球90% 以上的市场份额。

SLM/EBM技术类金属3D打印的发展就像膨胀中的气球,重走前两年FDM技术的老路但是规模更大、玩家实力更强。在TCT亚洲展上,金属3D打印技术可以说出乎意料地非常普及了,欧美的几家Concept Laser、SLM、EOS、雷尼绍、3D Systems以SLM/DMLS技术倾力展出,Arcam独以EBM技术展出;而国内厂商也占据了半壁江山,西安铂利特、华曙高科、永年激光、煜鼎增材、鑫精合都有自己的金属3D打印设备和方案。

这样无形中拉高了国内制造业使用3D打印技术的成本,西通此次推出的自主操作系统的金属设备,是国产技术的重要突围。

于是,金属3D打印上演了一场资本和技术的竞争,资本超出市场需求而投入、技术超出市场需求而发展,反过来倒逼市场更快地成熟。目前在金属3D打印技术上,各家的方案各有特点,发展非常快。西安铂利特推出了双振镜激光熔融的3D打印设备,也就是所谓的双激光技术,2股激光束同时打印成倍提升效率;而SLM甚至已经有了4激光打印设备。煜鼎增材和鑫精合都能够直接打印大尺寸的航空航天用零部件,在更大尺寸维度上实现轻量化设计和高强度的结构。

关键词:SLM金属3D打印机

另外材料支持上也大大丰富,目前支持的合金材料超过100种;青铜、钛合金、镍合金、铝合金、不锈钢、钴铬合金等多种金属材料的3D打印件应用于汽车、航空航天、医疗、注塑成型、时尚配饰等多种领域。

所以今年的行业风向标TCT亚洲展,基于SLM/EBM/DMLS技术的金属3D打印呈现出前两年FDM 3D打印技术的盛况,而设备和方案偏向工业级、资本更为密集;展会前后根据公开消息,通用电气还收购了Concept Laser和Arcam,向Concept Laser追加投资以扩大产能和技术人员,扩展应用规模。

综合来看,金属3D打印在2017年聚集了人气和资本,可以预见这个细分行业的快速成长。未来我们的关注点仍然在应用和解决方案,期待看到全产业应用案例的出现。

●SLS技术 广阔材料池

SLS,也就是选择性激光烧结粉末成型技术,国际上以EOS为代表,然而硬件与耗材价格较高,所以导致性价比非常低。这里的粉末主要是指尼龙粉末,而为了实现不同特性的零件加工,柔性尼龙、尼龙玻纤、尼龙+金属粉末等材料都可以用于SLS增材制造设备,而国内品牌中,盈普的SLS设备经过多年的发展,目前拥有较强的实用性,本次也出现在TCT大展中,与国际巨头Stratasys一同参展,据了解,Stratasys收购了国内SLS设备供应商盈普。

关于收购,从技术层面来看,Stratasys拥有FDM、Polyjet技术,目前均保持领先水平,通过并购在技术和应用层面实现更加全面的覆盖。

SLS技术更适合小批量零件的生产加工,小到几个几十个,多到几百上千,都是SLS设备所能提供的加工量级,而尼龙的材料强度高,无论是做外观验证还是结构验证,甚至是小批量用于最终的零件,都可以应对自如,相比之下,SLA技术所使用的光敏树脂就要脆弱许多了。

之所以说SLS适合小批量加工,效率高,是因为在垂直成型空间里,SLS技术无需为模型添加支撑,而且能够多层摆放模型,如果零件尺寸较小,成型空间的利用率会非常高,这也是FDM和SLA技术所不具备的特点。

●SLA/DLP 潜力仍很大

SLA/DLP技术我们统称为光固化技术。Stratasys的PolyJet和3D Systems的MultiJet Printing技术,都是类似的变化,同样属于光固化类别。前两年的FDM桌面设备带动了桌面级光固化3D打印机的热潮,目前看来SLA/DLP并不是理想的大众化桌面3D打印技术,打印速度慢、成型体积小、液态光敏树脂材料处理麻烦,使它的大众接纳程度更低一些。

TCT亚洲展上为数不多的光固化设备,EnvisionTEC、中瑞科技、大族激光、上海普利生占据了大部分,更宽的范畴内Stratasys Objet也算在内。从应用上来说,光固化3D打印技术支持材料种类广泛且包含复合材料,在齿科、模具、注塑、配饰、家居和直接制造上都有所应用。而对石蜡材料的支持,使光固化设备可独特地用在失蜡法铸造上,制作首饰、艺术品或独特结构的零部件都更有优势。2016年和2017年两届奥斯卡小金人都是采用光固化技术3D打印蜡模、铸造而成的。

至于在2016年CES上技惊四座的Carbon 3D CLIP光固化3D打印技术,及其Carbon M1 3D打印机并没有出现在TCT亚洲展上。它的超快速光固化3D打印原理,我们认为是堪称恐怖的3D打印效率提升,而正式上市产品还没有机缘见到。另外从设备和技术方案上来说,专业级的SLA/DLP技术其实已经比较成熟,知名半导体芯片制造商德州仪器就为EnvisionTEC提供完善的DLP 微镜芯片,这是DLP技术的最核心部件。

既有成熟的方案,又有前瞻性的CLIP技术,这个细分技术领域会不会成为资本炒作的下一个热点,接过FDM技术和金属3D打印的衣钵呢?

●3DP技术 新颖但有局限

据悉FDM才能的三维打字与印刷设备已经走过了疏散增长期,500采取光固化3D打字与印刷手艺。3DP,也就是采用粘合剂将粉末粘合而成的打印技术。过去最典型的是3D Systems Projet系列3D打印机,在国内的很多3D照相馆使用这种设备,制作人体石膏塑像。这曾是ZCorp公司的专利,3D Systems连同专利把ZCorp整个收购,拥有独一无二的石膏3D打印解决方案。

而现在这种技术也不再神秘,TCT展会上呈真就奉上了桌面型的3DP打印机,可以清晰地看到外面挂载的彩色墨水和粘合剂,以及清理打印品的后处理箱。另外还有3D打印砂型样品,也是类似的技术,采用原砂材料和粘合剂打印出模具,用在工业铸造中,而且通常是金属件。

震旦代理的Mcor Arke全彩3D打印机也是一种3DP技术,原材料使用纸张、喷射墨水和粘合剂打印出全彩色的实物模型。现在最新的Mcor Arke 3D打印机也做了小型化,调整了耗材使打印效果更逼真。

这或许是最接近我们想象中的3D打印机,点击打印之后出来一个真实的苹果之类的实物,不过仅是样子看起来像,所有的打印品其实都是纸做的。

目前3DP技术并不是主流的3D打印细分类别,技术和应用发展都有限。类比2D打印范畴下的Zink技术用在便携照片打印机上,应用范围小且局限,在新颖的情境下保持应用活力;3DP技术在特殊行业内小范围应用或许是比较好的理性预期。

总结:TCT 3D打印展是3D打印行业的风向标,每年业内的最新动态、新技术、新产品和解决方案几乎都会在展会上出现。2016年的格局变化出现在2017年展会上,金属3D打印成为下一个热点,3D打印医疗应用这块大蛋糕一直为各家所垂涎;而2017年在国内小批量定制的3D打印服务将会帮助行业用户率先领略到3D打印技术带来的价值。

新萄京娱乐网址2492777,从技术层面来说,FDM技术和设备已经非常成熟,而其材料则掌握在一两家工业级设备商手中;金属3D打印技术目前是资本追逐的对象,2017年势必会看到更前沿的技术和解决方案出现;SLS技术较高的材料成本和商用的定位目前是它的瓶颈,但它对材料的支持广阔且灵活,对更多应用行业充满吸引力;SLA/DLP技术已经有所应用,有实力有话题的它还静待闺中慢慢成长;3DP技术则是3D打印行业的新奇特,在特定应用场景下发挥作用。

关键词:3D打印

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