2021年4月,武漢易製科技董事長 蔡道生向南極熊投來一篇思考性極強的文章《未來,金屬3D打印零件將按公斤賣!》。相比之下,目前的金屬3D打印服務,一般的收費標準是按克計算。為(wei) 什麽(me) 以後有可能按公斤賣呢?
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△批量生產(chan) 金屬3D打印機件
金屬3D打印技術流派的發展現狀對比
金屬3D打印技術種類,過去主要有基於(yu) 粉末床成形的金屬粉末選取熔化技術、基於(yu) 焊接原理的直接能量沉積技術、基於(yu) 粘結劑成形的間接金屬3D打印技術、材料直接噴射成形的納米金屬粉末噴射成形(NPJ)等技術種類:
基於(yu) 粉末床成形(PBF)的技術主要有激光選取熔化(SLM)和電子束選區熔化(EBM),是目前主流的技術3D打印技術;
基於(yu) 焊接原理的技術主要用在大型結構件成形、修複和特殊性能要求的領域,還是把他們(men) 歸類於(yu) 焊接領域更合適;
基於(yu) 粘結劑成形的間接3D打印技術主要有粘合劑噴射成形(BJ)和熔融沉積(FDM)等,是最近幾年才發展起來的;
而納米材料直接噴射成形(NPJ)技術由以色列XJet公司發明,前幾年非常火熱,可能是價(jia) 格太貴的原因,目前商業(ye) 化的程度好像很有限。
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△幾種金屬3D打印技術的對比分析。全球3D打印產(chan) 品庫https://product.nanjixiong.com已收錄各類金屬機,歡迎查看
從(cong) 以上對比可以簡單總結:
SLM技術成形速度慢、價(jia) 格高、去支撐後處理麻煩;而EBM雖然速度非常快,但是精度又相對低一些;而NPJ技術無論是設備還是材料都更貴。所以這些技術的應用很難去跟傳(chuan) 統製造競爭(zheng) ,多在加工一些傳(chuan) 統製造做不了的複雜度高的零件。
基於(yu) FDM原理的金屬3D打印在材料和後期燒結方麵幾乎跟金屬注射成型(MIM)完全相同,由於(yu) 脫脂的限製,也就意味著隻能加工小型零件。個(ge) 人認為(wei) 這種技術應該由MIM廠家作為(wei) 一種補充工藝,在大批量加工之前進行打樣或小批量加工使用,因為(wei) 金屬FDM可以和MIM工藝共用燒結脫脂爐,MIM廠家不需要另外購置。雖然金屬FDM打印技術也才進入商業(ye) 化不久,但是我相信每個(ge) MIM廠家都會(hui) 配備該裝備,隻是該技術需要在速度和精度方麵進行平衡,不能做到二者兼顧。
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△粘結劑噴射金屬3D打印零件
而粘結劑噴射金屬3D打印技術具有速度快、成本低的顯著特點,是一種可以被普通加工工廠使用的金屬零件加工設備,目前算是起步階段,無論國內(nei) 外,都處於(yu) 在與(yu) 應用匹配的階段。
目前金屬3D打印零件的價(jia) 格
目前金屬3D打印零件服務市場幾乎都是采用SLM技術,少量采用DED技術,不鏽鋼零件服務價(jia) 格普遍在2元/克以上。這是由於(yu) 材料和設備本身還很貴,加上零件通常需要後期熱處理以及去除支撐很麻煩,還有打印速度慢造成加工零件占用設備時間長等原因,造成成本高。
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傳(chuan) 統的金屬零件加工影響加工的原因,主要是工藝複雜度和時間長短,比如數控加工,複雜點的零件基本都要上五軸,加工時長決(jue) 定價(jia) 格,材料消耗所占比例不大。所以不會(hui) 以克來計算。
粘結劑噴射技術,讓金屬3D打印零件可按公斤賣
最有前途的是粘結劑噴射3D打印技術。2021年3月底,易製科技作為(wei) 中國粘結劑噴射金屬3D打印技術的龍頭,通過南極熊,把自己的積累的經驗和技術開放出去,更多人參與(yu) 進來一起做。詳見南極熊的報道《重磅:粘結劑噴射金屬3D打印技術開源了,國內(nei) 迫切破局》
粘結劑噴射3D打印技術采用陣列式噴頭,根據三維CAD模型切片得到的二維圖形,在金屬粉末中選擇性噴射粘結劑來固化成形,多層疊加製作完成整個(ge) 零件,再通過高溫燒結得到高致密度的金屬零件;速度快、成本低,且不需要支撐。它有幾大優(you) 勢:
機器設備相對便宜(通常為(wei) 同成形尺寸SLM設備的1/5);
由於(yu) 材料對粒徑和形貌都沒有特別嚴(yan) 格的要求,所以材料價(jia) 格也相對較低;
3D打印速度很快,每一層的打印時間可以低到幾秒鍾,且成形缸中零件實體(ti) 部分所占比例對打印速度沒什麽(me) 影響,適合於(yu) 多個(ge) 零件組合打印。
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△粘結劑噴射3D打印金屬零件,可按公斤賣
其實現在金屬3D打印零件就可以按公斤賣了。
按公斤賣代表兩(liang) 層意思,一是說明價(jia) 格已經比較便宜,二是說明材料的重量在很大程度上決(jue) 定了零件的成本,而零件形狀和工藝複雜度對價(jia) 格不會(hui) 造成影響。粘結劑金屬3D打印可以做到上麵兩(liang) 點。
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△粘結劑噴射3D打印的金屬鞋模具,可按公斤賣
對易製科技來說,前期不做製件服務,隻是精力不夠,我們(men) 需要把主要精力用在匹配應用和擴充材料上,我們(men) 每天都在做大量的係統性實驗,而打印服務需要更細致的管理,我們(men) 不想因為(wei) 做服務而影響研發進度,所以前期我們(men) 是不做打印服務。2021年,經過思考和討論,我們(men) 會(hui) 在適當的時候組建一個(ge) 專(zhuan) 門的製件服務團隊來開展業(ye) 務,初步的定價(jia) 是不鏽鋼零件300元/公斤,後期應用起來後可以降到100元/公斤(南極熊備注:這個(ge) 價(jia) 格水平,比目前的一般需要0.5元/克的光固化3D打印手板價(jia) 格還低)。
新型金屬3D打印技術對製造業(ye) 的影響
我們(men) 一直認為(wei) ,粘結劑金屬3D打印機對標的應該是傳(chuan) 統製造業(ye) (比如CNC)而不是SLM激光選區熔化金屬3D打印技術。在速度和成本方麵, SLM與(yu) 粘結劑金屬3D打印技術沒有可比性,粘結劑金屬3D打印技術是可以在整個(ge) 金屬加工製造業(ye) 中占有很大比重的技術,是一種可以與(yu) 傳(chuan) 統CNC加工競爭(zheng) 的技術!在加工簡單零件和精度方麵,CNC加工有優(you) 勢;而在加工複雜零件方麵,粘結劑金屬3D打印技術有優(you) 勢,即快又便宜。
個(ge) 人認為(wei) ,在未來的常規性能零件加工中,高精度和形狀簡單的零件采用CNC加工,形狀複雜的零件加工采用粘結劑金屬3D打印,而超大零件采用鑄造結合數控來加工。這種情況下,3D打印技術在製造業(ye) 就會(hui) 有一席之地,個(ge) 人工廠也就成為(wei) 了可能。
易製科技正在做的主要工作就是擴充材料和匹配各種應用。我們(men) 一直堅信,3D打印就是一種新形式的數控機床,應該作為(wei) 一個(ge) 核心力量被廣泛使用在製造業(ye) 。我們(men) 的目標就是使製造變得越來越容易!
南極熊評論
在一般的普通工業(ye) 中,粘結劑噴射金屬3D打印技術的確顯示出強大的應用潛力,國外已經有一批廠商做得已經比較成熟,也開始逐漸應用。但國內(nei) 從(cong) 事這方麵的企業(ye) 廠商太少。武漢易製科技正在進行新一輪千萬(wan) 級的融資,感興(xing) 趣可聯係南極熊。
SLM/EBM/DED等需要使用高能熱源的金屬3D打印技術,目前已經在航空航天、軍(jun) 工、能量、醫療等高端製造領域有了產(chan) 業(ye) 化的小批量、批量應用,特別是一些對金屬零件性能要求特別高、設計又複雜的地方,已經產(chan) 生強大的生命力,甚至已經成為(wei) 一些國家的戰略性高端製造技術。
南極熊觀察到,不同的3D打印技術,應用已經明顯分化,在不同的行業(ye) 裏深耕和演化,未來將會(hui) 呈現出百花齊放的局麵。
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