在過去的幾年裏，金屬3D打印受到了很多人的關(guan) 注，金屬增材製造（AM）市場在過去十年裏得到了真正的增長。根據SmarTech Analysis的《2020年金屬粉末增材製造》報告，在過去五年中，金屬3D打印硬件收入增長了近3倍，材料銷售增長了近6倍。

在金屬增材製造領域，目前主要部署了幾種技術，包括：激光粉末床熔融(L-PBF)、電子束粉末床熔融(E-PBF)、定向能量沉積(DED)和間接金屬打印(BMP)。

在這些3D打印係統當中，沒有誰是最好的，選擇哪種技術類型，選擇哪個(ge) 廠商的設備主要取決(jue) 於(yu) 你想做什麽(me) 。

2020年9月27日，南極熊注意到國外媒體(ti) 發布了一份《2020進口金屬3D打印機選購指南》，作者通過自己的知識和對終端用戶、經銷商和研究人員的采訪整理而成，可以用於(yu) 指導客戶如何選用金屬3D打印機。當然，這份購買(mai) 指南中所出現的金屬3D打印機均為(wei) 國外廠商的產(chan) 品，南極熊將其翻譯出來供國內(nei) 用戶參考。

南極熊此前也整理過一些金屬3D打印廠商的文章：

《小趨勢：18家多激光金屬3D打印廠商，劍指高效率/大尺寸/批量製造》

《小匯總:15個(ge) 熔覆噴塗金屬3D打印技術廠商對比》

《大勢已來：8個(ge) 噴射技術金屬3D打印廠商匯總對比》

間接金屬打印（BMP）

△ExOne打印機被用來製造這種井下定子部件，用於(yu) 石油和天然氣行業(ye)

到目前為(wei) 止，炒作最多的是BMP，這是一種間接金屬3D打印技術，包括金屬粘結劑噴射和金屬擠出兩(liang) 種。在粘結劑噴射中，粘結劑由噴墨打印頭沉積在金屬粉末床上，形成 "毛坯"金屬部件，然後在烘箱中脫脂和燒結後，得到致密的金屬部件。

人們(men) 還可以通過金屬擠出技術打印絲(si) 材，然後進行脫脂和燒結。這本質上是增加了燒結步驟的FDM技術，但這些機器與(yu) 粘結劑噴射的機器類似。BMP的主要優(you) 勢是它的成本可能比其他金屬技術低三分之一。

使用BMP工藝，可以實現良好的表麵效果，機器的成本也相對較低。缺點是，單獨的燒結步驟難以控製。在不同壁厚、尺寸和幾何形狀下的零件收縮率會(hui) 不同，這將使製造完全獨特的新零件變得困難。另一方麵，盡管有單獨的脫脂和燒結步驟，從(cong) 化學和安全的角度來看是很棘手的，但零件成本應該很低。然而，在很多情況下，對於(yu) 最高級別的零件性能，BMP將不如PBF合適。

Markforged metal X

△正在Markforged metal X上製作的切削刀具

Markforged的metal X係統價(jia) 格相對低廉，結構緊湊，軟件性能良好，真正拉低了金屬打印機的市場入門水平。係統在設計時考慮到了良好的用戶界麵，使用起來比較方便。Markforged還隨打印機一起運送清洗和燒結站。metal X可以打印Inconel 625、17-4 PH不鏽鋼和銅。

ExOne X1 25Pro

ExOne的X1 25Pro具有400 x 250 x 250 mm的構建體(ti) 積，並有四種不同的粘結劑和材料選擇，如316L、17-4PH、304L、Inconel 718、銅等。多年來，ExOne一直在冶金方麵做了大量的工作。公司還在係統的可靠性和可重複性方麵投入了研究，這使得X1 25Pro成為(wei) 具有實際產(chan) 量的入門級工業(ye) 解決(jue) 方案。

激光鋪粉金屬3D打印

△這款AiO噴嘴板在EOS M-290和EOS M 400機器上製造，過去是由超過125個(ge) 獨立的部件組成，但現在是作為(wei) 一個(ge) 單元進行3D打印。成本降低了一半，重量也減輕了。

激光鋪粉金屬3D打印技術L-PBF可以生產(chan) 航空航天等行業(ye) 所需的最高質量、最高密度的高性能零件。機器的價(jia) 格要貴得多，一般在50萬(wan) 美元以上。初期投資和運行成本很高。還需要後加工設備，如電火花加工或CNC（如同大多數3D打印技術製造的金屬零件一樣）。

但是，一旦你深入研究這項技術，你可以每天製造數千個(ge) 小型部件。請注意，構建體(ti) 積填充滿零件打印可能需要一周或更長時間。這是我們(men) 所擁有的最經得起考驗、最符合行業(ye) 要求的技術，能夠製造最精確的零件。它也是應用最廣泛、研究最深入的技術。每年用L-BPF製作的牙橋和牙冠數以百萬(wan) 計。

EOS M 290

△Euro-K使用M290和Inconel 718來製作微型燃燒器

EOS M 290是一個(ge) 行業(ye) 標準，特別是對於(yu) 服務商。是最受歡迎的金屬係統之一，它是一個(ge) 可靠的，相對無憂的打印機，被那些以3D打印作為(wei) 生產(chan) 係統的人喜歡。它非常可靠，EOS和它的客戶已經積累了大量關(guan) 於(yu) 這個(ge) 係統、材料、設置和性能的信息。

SLM Solutions SLM 500

盡管新的SLM 800及可連接多達5台打印機的Hub是目前讓人津津樂(le) 道的產(chan) 品，但SLM 500的使用記錄更為(wei) 豐(feng) 富。500是一款雙激光或四激光機器，它的出現標誌著我們(men) 行業(ye) 的一個(ge) 重要裏程碑。前期的HL 50係統也是一個(ge) 震撼，因為(wei) 在那之前，很多人都認為(wei) SLM基本上是死路一條。HL和後來的500型係統在實際生產(chan) 中得到了應用。

Additive Industries metalFab1

△在Additive Industries的metalFab1上製作的鈦合金葉輪

Additive Industries的metalFab1打印機在一個(ge) 模塊化係統內(nei) 輸送零件，所以零件不需要搬運或輸送到係統的保護環境之外。這使打印機保持封閉，更安全，也降低了很多成本。他們(men) 的創新方法意味著這家年輕的初創公司很快就在商業(ye) 航空和太空等嚴(yan) 格領域贏得了全球客戶。這可能不是你的第一套係統，但由於(yu) 它從(cong) 根本上是為(wei) 係列化生產(chan) 而設計的，因此對於(yu) 那些尋求量產(chan) 的人來說，它是一個(ge) 值得考慮的機器。

GE Additive Concept Laser M2 Series 5

Concept Laser公司的機器在牙科領域以可靠的工作著稱。Concept Laser與(yu) 其內(nei) 部谘詢部門和GE航空合作，對設備進行優(you) 化，參數，跟蹤，記錄數據，並進一步優(you) 化，使機器具有高度的可靠性和可重複性。M2有一個(ge) 可切換的構建模塊，這樣你可以從(cong) 外部處理所有保持在機器安全惰性氣體(ti) 室內(nei) 的零件。以GE的經驗來看，這絕對是一款值得關(guan) 注的航空航天市場的機器。

EOS M400

△RUAG和CITIM設計的用於(yu) ESA哨兵衛星的鋁製衛星天線支架，減少了40%的零件重量

EOS的M400係統是一個(ge) 大型的高生產(chan) 率係統，它與(yu) M290配合使用。在M290上測試、開發、製造零件，然後移植到M400上生產(chan) 。舉(ju) 例來說，這意味著一些大學的合作夥(huo) 伴可以製作很酷的新材料，這些研究成果可以快速地在M290上實施。然後，一旦驗證通過之後，就可以在M400上進行高效率的生產(chan) 。

Velo3D Sapphire

Velo3D的藍寶石打印機確實讓大家感到驚訝。這家初創公司將大量的注意力集中在監控、捕捉、優(you) 化和改進熔池中實際發生的零件製造過程中。通過它的軟件和監測，它將更好地構建部件，甚至在某些情況下減少對支撐結構的需求。Velo3D還瞄準了製造商，特別是在航空航天領域，部署其機器。Velo3D對我們(men) 的市場具有潛在的非常大的顛覆性，並且讓其他人更加努力。

電子束鋪粉金屬3D打印技術E-PBF

△在Amplify Additive運行的GE EBM係統上堆疊髖臼杯

L-PBF的替代方法是EBM或E-PBF。這種方法使用電子束而不是激光燒結細金屬粉末層。與(yu) 通過L-PBF製造的部件一樣，這些部件也需要進行大量的後處理，以去除支撐結構，防止部件因溫差而撕裂。傳(chuan) 統上，E-PBF每件零件的成本更低一些，但可以得到更粗糙的表麵紋理。對於(yu) 骨科來說，需要粗糙的表麵質地，這也是為(wei) 什麽(me) E-PBF是製造髖臼杯和其他骨科植入物的一項非常強大的技術。同時，美國宇航局、GE等公司的工作表明，你可以用E-PBF製造梯度零件，用這種技術製造渦輪葉片等物體(ti) 。

GE Additive Arcam Spectra H

△Avio Aero公司的渦輪葉片

GE Additive公司的Arcam Spectra H係統比以前的E-PBF機器功能強大一倍，體(ti) 積也大得多。它是為(wei) 高溫合金（如鋁化鈦（TiAl））和打印大型渦輪葉片和其他航空航天零件而設計的。這台機器基本上是為(wei) 了打印TiAl（也叫 "伽瑪鈦"）、GenX發動機的低壓渦輪葉片而開發的。

如果你需要用伽馬鈦做一些東(dong) 西，這種材料的重量大約是鎳超合金的一半，而且強度一樣高。現在，考慮到這些金屬間化合物的需求有點小眾(zhong) ，目前僅(jin) 限於(yu) 飛機發動機、一級方程式賽車和國防。

送粉金屬3D打印技術DED

△激光熔覆公司（LCV）通過DED對碳化鎳鎢進行修複的模具

DED是一係列技術，在能量源前將粉末或絲(si) 材送到工件上，通常是在一個(ge) 露天的室內(nei) 。3D打印頭可以放置在現有的CNC或其他設備內(nei) 部，可以非常快速地將新材料打印到現有的零件上，或者以相對較低的成本製造新的零件。

這項包覆和焊接相關(guan) 的技術沉積速度很快，但比較雜亂(luan) 無章。但是，人們(men) 可以用數控機床去除多餘(yu) 的材料。DED用於(yu) 修複注塑模具，用於(yu) 閥門、齒輪或模具等。

△這個(ge) 齒輪是在車軸本身上3D打印的，使用不同的鋼材來優(you) 化零件的性能

Optomec LENS 860

Optomec的860係統是立式加工中心和DED打印頭的混搭。其中一個(ge) 版本的機器確實有一個(ge) 受保護的構建室，這可以提高效果，但也有一個(ge) 封閉的構建室版本。這台設備擁有860x600x610毫米的工作區域。Optomec在利用其技術修複零件和為(wei) 現有零件添加材料以滿足非常苛刻的應用方麵具有相當的專(zhuan) 業(ye) 知識。

Sciaky EBAM 300

Sciaky係統已用於(yu) 製造尺寸達5.79 m x 1.22 m x 1.22 m的零件。Sciaky製造了一些世界上最大的金屬打印機，它的雙線送料打印頭意味著你可以使用低成本的線材原料，也可以在熔池中混合材料。該公司已經能夠在零件製造上閉環，憑借深厚的經驗和電子束槍，Sciaky的機器能夠加工很多不同的材料。

BeAM Machines Modulo 400

△BeAM機器修複磨損的密封圈的特寫(xie)

BeAM的Modulo是一台集成了DED 打印機和減材加工中心，工作區域為(wei) 600 x 400 x 400 mm。BeAM具有 "同軸氣流"，即在同一個(ge) 噴嘴中運行兩(liang) 種不同的氣體(ti) 流。這應該能改善這種吹粉係統的效果。有趣的是，Modulo被設計為(wei) 可集裝箱式，這意味著它可以位於(yu) 一個(ge) 運輸容器中。一個(ge) 易於(yu) 運輸的解決(jue) 方案將是非常誘人的，可以放在石油和天然氣公司和軍(jun) 隊的大型現場。這家公司還有一個(ge) 更大的係統--Magic。

Trumpf TruLaser Cell 7040

Trumpf（通快）是一家家族企業(ye) ，製造了世界上許多工業(ye) 激光器，也製造了許多切割工具和機器。他們(men) 的激光金屬沉積(LMD)機器可以混合粉末並與(yu) 填料焊接，這意味著不同的材料可以連接在一起。該公司還利用其豐(feng) 富的加工專(zhuan) 業(ye) 知識，使其機器在塗層和不同材料塗層中的應用成為(wei) 可能。

Trumpf的增材製造設備也可以集成到傳(chuan) 統客戶的現有機器中，或者您可以購買(mai) 一台新設備。在一台機器上，您可以沿著其巨大的製造量進行切割和3D打印操作。您還可以將這台設備集成到現有的生產(chan) 線上，使其成為(wei) 迄今為(wei) 止最能夠集成到一係列製造過程中的設備。

DMG Mori Lasertec 65 3D Hybrid

DMG Mori是最大的機床製造商之一。最近，他們(men) 在3D打印方麵投入了大量的資金，現在有DED和L-PBF機床的生產(chan) 線。他們(men) 的3D Hybrid與(yu) 銑削和車削配合使用，而3D則與(yu) 金屬切削配合使用。五軸3D Hybrid係統的構建體(ti) 積為(wei) 735毫米×650毫米×560毫米，可以與(yu) 現有的工作流程和設備相結合。五軸粉末噴嘴是同軸的，可以在一個(ge) 工件上組合不同的金屬。係統本身是閉環的，並有過程中的監控。

Formalloy X Series

Formalloy是一家比較小的公司，這家公司的出現與(yu) 美國一些嚴(yan) 格的DED用戶，如JPL和NASA有著緊密的聯係。它的DED頭可以在飛行中混合材料，這可能帶來各有趣的表麵解決(jue) 方案。

這家初創公司在定價(jia) 上也很激進，提供低成本的解決(jue) 方案，衝(chong) 破了他們(men) 的重量。他們(men) 在材料方麵也下了很大功夫，尤其是那些奇異的太空材料，比如Waspalloy、Hanes 230、Stellite 6、五種不同等級的銅、GR Cop 84（NASA燃燒室用銅材料），還有磁性材料和碳化鎢。我想有人正在用一台機器幾乎可以打印出一整枚火箭。

應用

DED

DED可用於(yu) 硬麵化、修理和製造飛機翼子板等部件。受限於(yu) 細節，這種技術傳(chuan) 統上可以製造5m x 2m x 2m或更大的零件。令人振奮的應用包括混合材料，以及在由相同或不同金屬製成的舊零件上打印新材料。

△修理各種形式的渦輪葉片是DED的主要工作，這一應用是由Optomec和其他公司首創的

這項技術最適合於(yu) 需要修理大型高價(jia) 值部件的市場。如石油天然氣、造船業(ye) 以及軍(jun) 工裝備等領域。大型、高成本的車輛部件，如航天器和高端車輛的底盤，可以用DED生產(chan) 或維修。例如，人們(men) 希望可以為(wei) 乘用車製造整個(ge) 底盤。或者說，DED將被部署在越來越多的維修應用中，使各種工業(ye) 設備的磨損表麵重新煥發活力。

對於(yu) 小型和細節部件，DED就沒有那麽(me) 厲害了。通常情況下，露天建造室限製了精度。這個(ge) 市場的玩家包括Optomec、Sciaky、Trumpf、DMG Mori和BeAM。工業(ye) 應用的擴大以及CNC行業(ye) 的新玩家都是可以期待的。

E-PBF

△Trinity PLUS 2是科林集團采用Arcam（GE）EBM製造的高孔隙髖臼杯，多孔性和表麵粗糙度曾經是一個(ge) 限製，但對於(yu) 這種應用，它們(men) 可以成為(wei) 一個(ge) 理想的特性

僅(jin) 僅(jin) 在幾年前，E-PBF主要與(yu) L-PBF進行比較，並會(hui) 輸給L-PBF。現在，這項技術在研究和商業(ye) 應用中也獲得了更多的關(guan) 注。E-PBF非常適合骨科，已經能夠降低骨科植入物的成本，並生產(chan) 出數以萬(wan) 計的植入物。與(yu) L-PBF相比，它的成本可能更低，也可用於(yu) 許多相同的應用。

對於(yu) 商業(ye) 航天、航空和軍(jun) 事應用，E-PBF確實是一項非常相關(guan) 的技術。許多人都在重新考慮這項技術，因為(wei) 他們(men) 正在轉向製造業(ye) ，在製造業(ye) 中，其較低的零件和粉末成本確實開始變得重要。通用電氣通過其Arcam部門，在專(zhuan) 利覆蓋率和已安裝的機器方麵幾乎完全主導了EBM。但現在Freemelt、JEOL和Wayland Additive等公司正在提供替代方案。

L-PBF

△由DTI設計的CeramicSpeed變速器部件在SLM Solutions SLM 500上用Ti打印

L-PBF是最成熟、部署最廣泛的金屬3D打印技術。德國公司EOS是這裏的市場領導者，其次是GE和SLM Solutions。DMG Mori、Trumpf、Farsoon和其他不少公司最近都進入了這個(ge) 市場。Additive Industries公司的高產(chan) 係統真正撼動了市場，它在機器上處理了大量的後處理工作。Velo3D最近通過使用增加在線監測和過程控製來減少支持結構，掀起了波瀾。

L-PBF在汽車領域取得了進展，也被用於(yu) 骨科領域。在太空以及航空領域，該技術現在也得到了廣泛的部署。一個(ge) 很大的利好很可能是近來發展迅速的商業(ye) 航天實施。現在這項技術正在向更多合格的零件和材料以及更多的製造應用發展。

BMP

粘結劑噴射主要是由ExOne公司開創的，這家美國公司正在全球部署大型工業(ye) 粘結劑噴射係統。然而，炒得沸沸揚揚的是圍繞著更緊湊的工業(ye) BMP係統，它可以在全球的工作車間和製造場所找到一席之地。Desktop metal公司剛剛發布了其中的一款，GE和惠普公司也正在研發。

如果這些係統成功，它們(men) 可以極大地擴大金屬打印市場。從(cong) 今天的幾千台安裝量來看，我們(men) 可以在不久的將來看到數以萬(wan) 計的安裝量。然而，我對BMP持謹慎態度。

工藝問題意味著，大體(ti) 上，這些係統可能適合於(yu) 成千上萬(wan) 的合格零件。但是，相對於(yu) 現有的技術，這些部件在哪些特定的部件和係列中才是有意義(yi) 的呢？而人們(men) 又將如何接受設計並進行所需的工作以使其可打印？他們(men) 是否有足夠的人力來運行這些係統，以及接受培訓來製作零件並使其可打印？這一切都還為(wei) 時尚早，所以我對有限的應用和擁有必要技術的公司持謹慎樂(le) 觀態度。從(cong) 長遠來看，如果有合適的軟件和加工設備，我是樂(le) 觀的。

如果你從(cong) 事航天、骨科、航空、歧管、汽車、機械製造、建築、農(nong) 業(ye) 、石油和天然氣、核電、發電、散熱片、任何類型的閥門或噴嘴，一般來說，你必須深入了解這些技術。它們(men) 正在對你的行業(ye) 產(chan) 生真實而深刻的影響。在其他行業(ye) ，影響就不那麽(me) 明顯了。實施金屬打印是一件困難的事情，但它可能會(hui) 對你的業(ye) 務產(chan) 生很大的影響。