近年來，增材製造一直是製造業(ye) 發展最快的領域之一。雖然金屬增材製造部件越來越多地用於(yu) 結構應用，但很少有塑料增材製造部件和工藝為(wei) 此提供足夠的耐久性。因此，定向能量沉積（DED）3D打印技術的出現被用於(yu) 可直接數字化製造超高強度、重量輕的複合材料零件，提供了打印超出平麵層傳(chuan) 統限製的材料。

什麽(me) 是 DED？

DED是一種金屬增材製造工藝，通過這種工藝，熔融金屬選擇性地分層沉積，以構建完全致密的組件。可能您聽說過 WAAM（Wire Arc Additive Manufacturing）、LMD（Laser metal Deposition）、LENS（Laser Engineered Net Shape）、DMD（Directed metal Deposition）或其他一些縮寫(xie) 詞，弄不清楚沒關(guan) 係，這些通常是隻是設備製造商用來區分其產(chan) 品的專(zhuan) 有名稱。雖然有很多名稱，但實際上技術差別不大。

定向能量沉積（DED）與(yu) PBF相似，因為(wei) 它使用激光（或電子）束熔化粉末。但是，粉末原料的沉積和熔化方式使DED可以更輕鬆，更經濟地擴展至更大的AM零件。

通常，DED 係統需要三個(ge) 主要組件；一個(ge) 操縱器，用於(yu) 控製金屬的沉積位置、材料的進料以及熔化該材料的能源。機械手通常采用數控龍門或機器人的形式。該材料將是金屬絲(si) 或粉末形式，能源是激光或電弧（由於(yu) 成本原因所以不太常見）。

△接近最終形狀和完成的航空航天部件。圖片來自Norsk Titanium

與(yu) 其他金屬增材製造工藝相比，DED 更高的沉積速率使該工藝能夠生產(chan) 更大規模（通常為(wei) 1m +）的組件，對生產(chan) 力水平的權衡是零件分辨率。然而，隨著新的 DED 硬件的出現，我們(men) 開始看到該技術可以實現的範圍更廣，並且在某些情況下可以與(yu) 傳(chuan) 統製造工藝製造的細節相媲美。

△金屬增材製造技術的比較。照片來自AutoDesk

該工藝的較高沉積速率會(hui) 導致較差的幾何精度、特征分辨率和表麵紋理，因此由 DED 生產(chan) 的部件通常需要在沉積後進行額外加工以達到最終光潔度。這種對加工的需求以及將該技術集成到現有銑削平台的相對容易性導致了混合機器（即具有增材和減材能力的機器）的興(xing) 起。這些機器通常包含超過3軸，因此提供了大量的機會(hui) 來沉積超出平麵層的傳(chuan) 統限製的材料。

多軸打印有什麽(me) 好處？

許多低成本塑料3D打印機具有3軸配置。事實證明，3axis 打印機價(jia) 格相對更實惠、可靠且有大量可用的軟件切片選項，因此才會(hui) 蓬勃發展。然而，這一成功也限製了3D打印的能力。需要支撐結構來打印懸垂表麵，零件隻能構建在平麵上而不是預先存在的幾何形狀上，向上彎曲的表麵會(hui) 受到階梯效應的影響。隨著新3D打印DED係統的出現以及將沉積頭集成到 CNC 銑床和機械臂上的日益普及，一係列新的可能性正在出現，並且 DED 技術可以使用多軸刀具的路徑已有一段時間了。

△Haas UMC1000 與(yu) Meltio DED 技術集成。照片來自 Meltio

DED它提供的未來機會(hui) 是什麽(me) ？

南極熊獲悉Autodesk在過去的十年中，與(yu) 各行各業(ye) 的眾(zhong) 多最終用戶進行了合作。與(yu) 許多金屬添加劑一樣，最初，大多數應用屬於(yu) 航空航天領域，在隨後的幾年中，Autodesk將其擴展到海洋、石油和天然氣、模具/工具、國防和重工業(ye) 。盡管這些行業(ye) 的應用、合金和零件尺寸各不相同。

如今，DED 可以通過縮短零件開發周期和生產(chan) 提前期、縮短上市時間以及減少存儲(chu) 備件的需求來實現與(yu) 傳(chuan) 統市場競爭(zheng) 的優(you) 勢。未來，該技術可用於(yu) 生產(chan) 高性能、高附加值的組件，利用該技術可以提供更大的設計和材料自由度。例如，針對結構或熱負荷優(you) 化組件，或使用定製合金或幾種合金的組合生產(chan) 零件。

DED 通過提高製造過程中的材料效率來提高可持續性，即沉積的零件（稱為(wei) 近淨形狀、預成型或沉積模型）需要顯著減少材料去除來獲得成品零件時與(yu) 從(cong) 材料坯料加工零件相比。未來，DED和AM 提供分散的生產(chan) 模式，也就是說，零件不需要在單個(ge) 工廠生產(chan) 並運送到最終使用地點，而是可以在需要時在現場生產(chan) ，縮短運輸途中所需的時間並減少碳排放。

△行業(ye) 顛覆者：Pix Moving 和 Relativity Space。照片來自Pix Moving and Relativity Space

當前的市場挑戰是什麽(me) ？

補充供應鏈：

長期以來，航空航天一直是3D打印的主要支持者（通常可能是 DED）。航空航天供原件供應需要消耗大量高價(jia) 值合金，因此3D打印可減少加工原件過程中不必要的材料浪費。再加上稀有合金通常很難加工（加工速度慢並且需要大量昂貴的工具），通過減少必須切割的材料量，還可以節省大量資金。

為(wei) 了彌補市場空白獲得這些收益，特別是對於(yu) 結構飛機元件，這裏的問題是維修飛機替換這些鍛件所需的時間，可能是幾個(ge) 月或者更長的時間，對於(yu) 這種問題，這正是 DED 值得顛覆的地方，通過3D增材製造技術原定打印飛機合金元件，可以作為(wei) 鍛造組件的替換件。

△行業(ye) 顛覆者：Pix Moving 和 Relativity Space。照片來自Pix Moving and Relativity Space

節約成本和減少庫存壓力：

DED 為(wei) 磨損零件的再修整提供了新的解決(jue) 方案，這可能是高價(jia) 值的航空部件（此處通常使用渦輪葉片和葉盤作為(wei) 示例）或模具，又或者是用於(yu) 汽車中的某個(ge) 應用。DED 提供了減少資金壓力的解決(jue) 方案，無需大量儲(chu) 備庫存，僅(jin) 需替換為(wei) 可以由任何係統在需要的位置按需生產(chan) 的備件數字庫即可。

△WAAMPeller。照片來自 Ramlab

南極熊點評：近些年，我們(men) 看到了國內(nei) 外許多優(you) 秀的企業(ye) 的興(xing) 起，它們(men) 的出現的目的就是顛覆具有悠久曆史的傳(chuan) 統製造業(ye) 。通過DED技術優(you) 勢，這些新的、快節奏的組織正在提出更多的技術創新並向傳(chuan) 統行業(ye) 發起挑戰。如Pix Moving正在利用 DED 流程的無工具特性來提供專(zhuan) 屬私人定製的自動駕駛汽車製造。Relativity Space的目標是通過使用名為(wei) “Stargate”的多米 WAAM 係統顯著縮短火箭部件從(cong) 概念到測試到最終部件的時間，從(cong) 而顛覆航天工業(ye) 。