每臺(tái)機(jī)器每天生產(chǎn)20萬(wàn)個(gè)，Desktop Metal將大規(guī)模生產(chǎn)無(wú)鈷硬質(zhì)合金部件

2020年10月9日，南極熊從外媒獲悉，金屬3D打印公司Desktop Metal獲得了美國(guó)國(guó)防部(DoD)一個(gè)245萬(wàn)美元的項(xiàng)目，用于開(kāi)發(fā)大批量3D打印工藝，研究大規(guī)模生產(chǎn)無(wú)鈷硬合金。

△316L 不銹鋼 3D打印零件

Desktop Metal公司專(zhuān)有的單程粘合劑噴射（SPJ）技術(shù)將用于大規(guī)模生產(chǎn)無(wú)鈷硬金屬部件，這個(gè)部件由一種新型的鐵基納米材料制成，單臺(tái)機(jī)器每天可生產(chǎn)20萬(wàn)個(gè)部件。

CCDC陸軍研究實(shí)驗(yàn)室（ARL）材料工程師Nicholas Ku博士說(shuō)："新型無(wú)鈷硬金屬牌號(hào)有望獲得高強(qiáng)度、高韌性、高硬度和高耐磨性的材料，我們相信，將這種新型材料與Desktop Metal的單程粘合劑噴射技術(shù)相結(jié)合，不僅在國(guó)防部門(mén)，而且在商業(yè)領(lǐng)域也將有重大應(yīng)用。

"此外，我們相信這種組合方法將大大提高可持續(xù)性，減少礦物的使用，并提供一個(gè)環(huán)境友好的過(guò)程，大規(guī)模生產(chǎn)具有優(yōu)良性能的部件。"

Desktop Metal的單程粘合劑噴射金屬3D打�。�SPJ ）技術(shù)原理

Desktop Metal Production  系統(tǒng)是一款大型設(shè)備，它采用了SPJ技術(shù)--一種基于噴墨和粉末的金屬3D打印工藝。在Single Pass Jetting™（SPJ）的支持下，Production System™具有雙向3D打印功能，移動(dòng)一次，即可打印一次，不浪費(fèi)一遍路程。具體工作流程如下

△視頻：?jiǎn)纬陶澈蟿﹪娚浣饘?D打印技術(shù)工藝原理

①3D打印。對(duì)于雙向單程3D打印，每次打印遍及整個(gè)構(gòu)建區(qū)域，都將應(yīng)用打印過(guò)程的所有步驟（粉末沉積、鋪展、壓實(shí)、彈道抑制ballistic suppression和粘合劑噴射）。一層一層地沉積金屬粉末和粘合劑，直到整個(gè)構(gòu)建體被零件部分和周?chē)�的散裝粉末填滿(mǎn)為止。

②脫粉。構(gòu)建完成后，將移除構(gòu)建箱，并替換新的構(gòu)建箱。完整的成型箱被移至清粉工位，在那里去除粉末，并準(zhǔn)備燒結(jié)零件。

③燒結(jié)。脫粉的零件裝入工業(yè)爐中，加熱到接近熔化的溫度。除去粘合劑，使金屬顆粒融合在一起，并使零件致密。

Desktop Metal公司表示Production系統(tǒng)的打印速度可以達(dá)到傳統(tǒng)粉末床融合3D打印技術(shù)的100倍。

總部位于芝加哥的先進(jìn)數(shù)字制造公司Fast Radius是2019年首批采用Desktop Metal公司Production系統(tǒng)的公司之一，因?yàn)樗�希望進(jìn)一步擴(kuò)大全球金屬增材能力。不久之后，福特汽車(chē)公司也使用了Production 系統(tǒng)，以加速原型設(shè)計(jì)和制造有限規(guī)模的生產(chǎn)部件，此前福特汽車(chē)領(lǐng)導(dǎo)了對(duì)Desktop Metal 6500萬(wàn)美元的投資。

△南極熊拍攝的Desktop Metal展位視頻

最近，Desktop Metal與Trine Acquisition Corp合并，將其3D打印業(yè)務(wù)在紐交所上市，股權(quán)價(jià)值估計(jì)為25億美元（約167億元人民幣）。

△配備SPJ技術(shù)的Desktop Metal生產(chǎn)系統(tǒng)，Production System™設(shè)備

大規(guī)模生產(chǎn)無(wú)鈷硬金屬

鈷是一種天然存在的元素，通常用作碳化鎢的金屬粘合劑材料。雖然鈷是鋰離子充電電池等物品的關(guān)鍵成分，但對(duì)呼吸道和皮膚有害，特別是對(duì)開(kāi)采鈷的工人。鈷的開(kāi)采也帶來(lái)了環(huán)境問(wèn)題，如放射性水平增加，河流和飲用水受到污染。

因此，ARL一直在研究鈷的替代品，最終開(kāi)發(fā)出一種專(zhuān)利的無(wú)鈷硬金屬材料，這種材料使用一種新型鐵基納米材料作為基體。

新材料開(kāi)發(fā)出來(lái)后，美國(guó)陸軍指揮部責(zé)成Desktop Metal公司代表美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室向美國(guó)國(guó)家制造科學(xué)中心（NCMS）和先進(jìn)制造、材料和工藝（AMMP）聯(lián)盟提供一種能夠3D打印新型硬金屬的高性?xún)r(jià)比、批量生產(chǎn)的工藝。

在這個(gè)項(xiàng)目中，Desktop Metal將開(kāi)發(fā)無(wú)鈷硬金屬的原料和粘結(jié)劑系統(tǒng)。在不使用其他工具的情況下，他們的SPJ工藝將把新型硬金屬打印成復(fù)雜的、網(wǎng)狀或接近網(wǎng)狀的零件。目標(biāo)是在一臺(tái)機(jī)器上每天至少打印20萬(wàn)個(gè)零件。

Desktop Metal還將提供成本分析，加強(qiáng)SPJ技術(shù)，每日制造至少50萬(wàn)個(gè)原型零件。Desktop Metal公司認(rèn)為 SJP工藝將 "引領(lǐng)開(kāi)發(fā) "適合各種商業(yè)和國(guó)防應(yīng)用的兩用技術(shù)。

△Desktop Metal的上市決定可以籌集5.75億美元（38.5億元人民幣）的資金，圖片來(lái)自Desktop Metal

硬質(zhì)合金硬金屬領(lǐng)域

根據(jù)Desktop Metal的數(shù)據(jù)，到2024年，硬質(zhì)合金硬金屬市場(chǎng)預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)到240億美元。碳化物硬金屬被用于多種應(yīng)用，橫跨石油和天然氣、化工和紡織、農(nóng)業(yè)工具、航空航天、國(guó)防、建筑等行業(yè)。

Desktop Metal公司項(xiàng)目副總裁Animesh Bose博士將擔(dān)任該三年期項(xiàng)目的首席研究員。作為ASM International和APMI International的研究員，Bose積累了40年的粉末材料加工經(jīng)驗(yàn)。

他說(shuō)："這個(gè)項(xiàng)目的成功，不僅將為硬質(zhì)合金界提供無(wú)鈷硬質(zhì)合金解決方案，而且還將開(kāi)發(fā)出一種免工具加工技術(shù)，能夠以與其他大多數(shù)大批量制造技術(shù)相媲美的速度，將這類(lèi)材料制造成極其復(fù)雜的異形零件，為硬質(zhì)合金及其應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)辟出新的前景。"

這個(gè)項(xiàng)目將有助于為國(guó)防部和商業(yè)應(yīng)用提供一種更環(huán)保的方式來(lái)大規(guī)模生產(chǎn)金屬、合金和其他復(fù)合材料部件。

△Animesh Bose博士將擔(dān)任這個(gè)為期三年的項(xiàng)目的首席研究員，圖片來(lái)自Desktop Metal

編譯自：3dprintingindustry