桌面級3D打印鈦合金零件！Desktop Metal推出新式桌面級打印平臺可兼容鈦材料

導(dǎo)讀：2021年8月5日，南極熊獲悉，著名桌面級3D打印機(jī)制造商Desktop Metal公司已經(jīng)宣布推出新一代Studio System 2金屬三維打印平臺，更重要的是他們將Ti64鈦合金材料納入到其可打印材料范圍中。眾所周知，桌面級的打印向來都是針對塑料、樹脂一類的材料，金屬件的打印往往需要占地面積大的激光增材制造設(shè)備來實現(xiàn)，桌面級的金屬零件打印更是極為少見的。

Ti64因其高抗拉強(qiáng)度、耐腐蝕性和生物相容性而備受青睞，是使用最廣泛的鈦合金。這種材料特別適用于生產(chǎn)航空航天、國防、汽車、石油和天然氣以及醫(yī)療領(lǐng)域的高性能金屬部件。

據(jù)報道，Desktop Metal公司希望在下個月開始批產(chǎn)Ti64金屬部件，它是第一家也是唯一一家將這種材料應(yīng)用到基于擠壓原理的金屬3D打印技術(shù)中，并實現(xiàn)商業(yè)化的公司。

Desktop Metal公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官Jonah Myerberg說："鈦材料對于桌面級金屬3D打印來說一直是一種具有挑戰(zhàn)性的材料，因為它在粉末狀態(tài)時具有極強(qiáng)的反應(yīng)性，而且難以燒結(jié)。我們很高興成為首個將桌面級3D打印鈦合金（Ti64）零部件商業(yè)化的公司。"

△DesktopMetal公司在其Studio System 2上合格的Ti64。照片來自Desktop Metal

新一代金屬增材制造平臺Studio System 2

Desktop Metal的StudioSystem 2金屬增材制造平臺于今年2月推出，旨在小批量生產(chǎn)高性能金屬零件。這套便于辦公的系統(tǒng)利用了他們公司專有的一體式金屬沉積（BMD）技術(shù)，生產(chǎn)鏈主要由一臺打印機(jī)和爐子組成，以簡化內(nèi)部零件的生產(chǎn)。

這項技術(shù)剪除了通常與金屬3D打印相關(guān)的松散粉末和激光等帶來的一系列制造問題，轉(zhuǎn)而采用綁定一體化的金屬棒式擠壓，這當(dāng)中涉及到金屬粉末與聚合物粘合劑。Studio System 2能夠制造出具有各種復(fù)雜幾何形狀的零件，具有出色的表面光潔度和高性能機(jī)械性能。

除了可以對Ti64材料的兼容外，StudioSystem 2還兼容316L不銹鋼，以及原先基于擠壓的StudioSystem支持的所有材料。目前，該系統(tǒng)的其他材料的廣泛組合正在進(jìn)行研發(fā)，新版本預(yù)計將在今年晚些時候推出。

△在StudioSystem 2上用Ti64 3D打印的機(jī)器支架。照片來自DesktopMetal

Ti64 3D打印部件的主要應(yīng)用

據(jù)Desktop Metal稱，在StudioSystem 2上打印的Ti64金屬零件表現(xiàn)出卓越的機(jī)械性能，屈服強(qiáng)度為730MPa，極限拉伸強(qiáng)度為845MPa，延伸率為17%。事實上，這些性能超過了ASTM F2885-17標(biāo)準(zhǔn)對金屬注射成型外科植入物應(yīng)用的規(guī)定，這是Studio System 2上鈦合金材料的一個關(guān)鍵應(yīng)用。

目前，Desktop Metal公司已經(jīng)在Studio System 2上完成了幾個使用Ti64打印的案例，該公司將其作為比傳統(tǒng)的粉末床熔融（PBF）機(jī)器更容易獲得的平臺。其中一個案例是用Ti64設(shè)計并打印一個機(jī)器支架，用陀螺狀格子填充，來代替17-4HP不銹鋼。在Studio System 2上3D打印新的設(shè)計，將零件的重量減少了近60%，同時保留了所需的功能強(qiáng)度和剛度。

另一個成功的使用案例涉及3D打印小型望遠(yuǎn)鏡聚焦環(huán)，用于將鏡頭固定在移動望遠(yuǎn)鏡上。Studio System 2能夠在不到24小時內(nèi)用Ti64打印出6個環(huán)，這比傳統(tǒng)的小批量生產(chǎn)環(huán)的制造方法要快得多，而且成本效益高，因為后者需要投資昂貴的工具或定制夾具。

Studio System 2還展示了用Ti64制造無人機(jī)聯(lián)軸器如何在保持無人機(jī)框架所需的結(jié)構(gòu)完整性的同時實現(xiàn)了大幅減重。該系統(tǒng)在進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)之前，每周能夠生產(chǎn)15至25個無人機(jī)聯(lián)軸器，所有這些都不需要工具或加工。

△在Studio System 2上用鈦合金3D打印而成的(從左到右）無人機(jī)耦合器、燃料噴射器噴嘴、望遠(yuǎn)鏡聚焦環(huán)。照片來自Desktop Metal

用于航空航天的經(jīng)濟(jì)實惠的輕質(zhì)部件

Desktop Metal的StudioSystem 2和Ti64組合所展示的最后一個關(guān)鍵應(yīng)用是燃料噴射器噴嘴，這對航空航天領(lǐng)域的安全和可靠運行至關(guān)重要。Ti64是制造噴嘴的重要材料，它需要能夠承受極端的溫度和壓力，同時保持輕質(zhì)。該部件還具有可以提高燃燒器性能的內(nèi)部通道，但使用傳統(tǒng)的制造工藝是不可能創(chuàng)建的。

利用Studio System 2，工程師可以在幾天內(nèi)測試各種設(shè)計不同版本的噴嘴，并在24小時內(nèi)打印出四個版本的噴嘴。

衛(wèi)星公司Privateer Space的聯(lián)合創(chuàng)始人Steve Wozniak說："用鈦合金材料進(jìn)行3D打印在航空航天等行業(yè)中具有難以置信的價值，因為這種材料能夠支持復(fù)雜和輕質(zhì)的設(shè)計。有了StudioSystem 2，Privateer Space的團(tuán)隊將能夠?qū)崿F(xiàn)所需的經(jīng)濟(jì)性和輕量化能力，為我們的衛(wèi)星設(shè)計和發(fā)射鋪平道路。這項技術(shù)在空間利用創(chuàng)新上是一個很大的進(jìn)步，Desktop Metal在材料方面的進(jìn)步，使我們有一個很好的機(jī)會與其他制造商展開進(jìn)一步合作，并為未來的幾代人保留研發(fā)空間。"