今年2月，美國Desktop metal公司推出適合辦公室的金屬增材製造係統（Studio System 2），該設備適用於(yu) 小批量、預生產(chan) 和最終應用。Studio System 2加工流程基於(yu) 公司的材料擠出技術（Material Extrusion，MEX），也稱為(wei) 結合金屬沉積（BMD）。

在加工過程中，Studio System 2無需使用溶劑，避免了早期係統所需的脫脂流程。全新的材料配方允許零件直接從(cong) 打印設備轉移到熔爐中。正如Desktop metal公司首席執行官兼聯合創始人Ric Fulop所說：“隨著增材製造在全球範圍內(nei) 推廣，Desktop metal公司的這項創新技術能更好地與(yu) 傳(chuan) 統製造工藝相競爭(zheng) 。”

■Studio System 2緊湊的設計適合辦公室打印

8月4日，Desktop metal公司對Studio System 2金屬增材製造係統使用鈦合金Ti6Al4V進行了認證，並計劃於(yu) 2021年9月正式向市場供貨Ti6Al4V。如果一切順利，Desktop metal有望成為(wei) 全球首家將Ti6Al4V材料商業(ye) 化用於(yu) 熔絲(si) 製造（FFF）金屬增材製造的公司。

Ti6Al4V具有高抗拉強度、耐腐蝕性和生物相容性的特點，是目前應用最廣泛的鈦合金材料。同時，Ti6Al4V憑借高強度重量比成為(wei) 航空航天、汽車、石油和天然氣等行業(ye) 高性能生產(chan) 應用的理想材料。此外，Ti6Al4V的生物相容性使其還能在醫療應用中有廣闊的應用空間，例如手術設備和植入物。

在Studio System 2推出之後，Desktop metal公司就通過其生產(chan) 了具備足夠機械性能的Ti64材料零件。其中的拉伸性能包括730 MPa屈服強度、845 MPa極限拉伸強度和17%伸長率。這些機械性能表現超過了ASTM F2885-17標準為(wei) 金屬注射成型（MIM）外科植入物應用設定。

使用Ti6Al4V材料金屬打印案例

機器支架
最近設計了一種機器支架，使用陀螺晶格填充物和鈦代替17-4PH不鏽鋼，以減輕重量和材料，同時保持所需的功能強度和剛度。由於(yu) 支架的複雜性，使用傳(chuan) 統製造工藝不可能產(chan) 生最終的幾何形狀。在Studio System 2上用Ti6Al4V增材製造新設計，最終將零件重量減少了 59%。

■在 Studio System 2 上製作的電動機支架

望遠鏡對焦環

小型望遠鏡聚焦環將鏡頭固定在移動望遠鏡上，該望遠鏡具有多個(ge) 用於(yu) 定位和聚焦鏡頭的電機。增材製造的鈦環可確保所有部件重量輕，允許使用更小的電機並減少部件磨損和組裝總成本。

通常，像這種部件都是小批量生產(chan) ，如果使用傳(chuan) 統製造工藝則需要投資昂貴的工具或定製夾具。Studio System 2可以在24小時內(nei) 製作出6個(ge) 對焦環，實現了成本節省和高效生產(chan) 的雙重目標。

無人機耦合件

無人機聯軸器用於(yu) 將兩(liang) 個(ge) 組件固定在無人機框架上。無人機製造的主要挑戰之一是電池壽命，並取決(jue) 於(yu) 無人機自身的重量。生產(chan) 鈦合金聯軸器可以顯著減輕整體(ti) 重量，同時保持無人機框架所需的結構完整性。

經過測試，Studio System 2可以每周小批量生產(chan) 15-25個(ge) 零件，然後再將其投入批量生產(chan) ，在小批量生產(chan) 中無需任何工具或機加工。

■從(cong) 左到右：在Studio System 2上使用鈦合金增材製造的無人機聯軸器、燃料噴射器噴嘴和望遠鏡聚焦環

噴油嘴

燃料噴射器噴嘴對於(yu) 航空航天工業(ye) 的安全和可靠運行至關(guan) 重要，其作用是負責將燃料噴射到燃燒器中以實現推進。該部件特有的內(nei) 部通道可提高燃燒器性能，但使用傳(chuan) 統製造工藝難以製造。

鈦是噴油嘴的重要材料，因為(wei) 噴嘴需要承受極端高溫和壓力，同時還要保持輕巧。使用 Studio System 2，工程師可在幾天內(nei) 測試不同的噴嘴設計，並在不到24小時內(nei) 就打印出四個(ge) 版本的噴嘴樣件。

Privateer Space是一家專(zhuan) 注於(yu) 監測和清理太空垃圾的新衛星公司。在Studio System 2的幫助下，該公司團隊將能夠實現為(wei) 衛星設計和發射鋪平道路所需的經濟實惠和輕量化的能力。通過與(yu) Desktop metal的合作，Privateer Space也加速了太空創新。

#  延伸閱讀  #

熔絲(si) 製造（FFF）
熔絲(si) 製造也稱熔融沉積製造（FDM），是熱塑性聚合物最常用的3D打印技術之一。在FFF工藝中，將熱塑性長絲(si) 送入加熱噴頭中熔化或液化，然後擠出並沉積在構建模型基板上。當熔融材料沉積時，台架在水平x-y平麵內(nei) 移動噴頭。在完成x-y平麵中的沉積後，加熱底板垂直移動（z軸）。沉積層固化並與(yu) 相鄰層粘合/焊接，形成所需的3D幾何形狀。

金屬注射成型（metal Injection Molding）
金屬注射成形是一種從(cong) 塑料注射成形行業(ye) 中引伸來的新型粉末冶金近淨成形技術。塑料注射成形技術可以用低廉的價(jia) 格生產(chan) 各種複雜形狀的製品，但缺點是製品強度不高，為(wei) 了改善其性能，在塑料中添加金屬或陶瓷粉末以得到強度較高、耐磨性好的製品。

近年來，這種工藝方法已發展成最大限度地提高固體(ti) 粒子含量，在隨後的燒結過程中完全除去粘結劑並使成形坯致密化。這種新的粉末冶金成形方法稱為(wei) 金屬注射成形。金屬注射成型產(chan) 品由於(yu) 形狀複雜，燒結收縮大，大部分產(chan) 品燒結完成後仍需燒結後處理，包括整形、熱處理（滲碳、滲氮、碳一氮共滲等），表麵處理（精磨、離子氮化、電鍍、噴丸硬化等）等。