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金屬3D打印服務將按公斤賣,不銹鋼零件可低至300元/公斤
來源: | 作者:蔡道生 南極熊3D打印 | 發布時間: 240天前 | 491 次瀏覽 | 分享到:

南極熊導讀:2021年4月,武漢易制科技董事長 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。為什么以后有可能按公斤賣呢?


△批量生產金屬3D打印機件


文/蔡道生,武漢易制科技董事長

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,過去主要有基于粉末床成形的
金屬粉末選取熔化技術、基于焊接原理的直接能量沉積技術、基于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:

  • 基于粉末床成形(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;

  • 基于焊接原理的技術主要用在大型結構件成形、修復和特殊性能要求的領域,還是把他們歸類于焊接領域更合適;

  • 基于粘結劑成形的間接3D打印技術主要有粘合劑噴射成形(BJ)和熔融沉積(FDM)等,是*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?;馃?,可能是價格太貴的原因,目前商業化的程度好像很有限。


△幾種金屬3D打印技術的對比分析。全球3D打印產品庫https://product.nanjixiong.com已收錄各類金屬機,歡迎查看

從以上對比可以簡單總結:

  • SLM技術成形速度慢、價格高、去支撐后處理麻煩;而EBM雖然速度非???,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統制造競爭,多在加工一些傳統制造做不了的復雜度高的零件。

  • 基于FDM原理的金屬3D打印在材料和后期燒結方面幾乎跟金屬注射成型(MIM)完全相同,由于脫脂的限制,也就意味著只能加工小型零件。個人認為這種技術應該由MIM廠家作為一種補充工藝,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化不久,但是我相信每個MIM廠家都會配備該裝備,只是該技術需要在速度和精度方面進行平衡,不能做到二者兼顧。


  • 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,無論國內外,都處于在與應用匹配的階段。


目前金屬3D打印零件的價格

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,不銹鋼零件服務價格普遍在2元/克以上。這是由于材料和設備本身還很貴,加上零件通常需要后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。


傳統的金屬零件加工影響加工的原因,主要是工藝復雜度和時間長短,比如數控加工,復雜點的零件基本都要上五軸,加工時長決定價格,材料消耗所占比例不大。所以不會以克來計算。

粘結劑噴射技術,讓金屬3D打印零件可按公斤賣

*有前途的是粘結劑噴射3D打印技術。2021年3月底,易制科技作為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,多層疊加制作完成整個零件,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。它有幾大優勢:

  • 機器設備相對便宜(通常為同成形尺寸SLM設備的1/5);

  • 由于材料對粒徑和形貌都沒有特別嚴格的要求,所以材料價格也相對較低;

  • 3D打印速度很快,每一層的打印時間可以低到幾秒鐘,且成形缸中零件實體部分所占比例對打印速度沒什么影響,適合于多個零件組合打印。

△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。


按公斤賣代表兩層意思,一是說明價格已經比較便宜,二是說明材料的重量在很大程度上決定了零件的成本,而零件形狀和工藝復雜度對價格不會造成影響。粘結劑金屬3D打印可以做到上面兩點。


粘結劑噴射3D打印的金屬鞋模具,可按公斤賣

對易制科技來說,前期不做制件服務,只是精力不夠,我們需要把主要精力用在匹配應用和擴充材料上,我們每天都在做大量的系統性實驗,而打印服務需要更細致的管理,我們不想因為做服務而影響研發進度,所以前期我們是不做打印服務。2021年,經過思考和討論,我們會在適當的時候組建一個專門的制件服務團隊來開展業務,初步的定價是不銹鋼零件300元/公斤,后期應用起來后可以降到100元/公斤(南極熊備注:這個價格水平,比目前的一般需要0.5元/克的光固化3D打印手板價格還低)。

新型金屬3D打印技術對制造業的影響

我們一直認為,粘結劑金屬3D打印機對標的應該是傳統制造業(比如CNC)而不是SLM激光選區熔化金屬3D打印技術。在速度和成本方面, SLM與粘結劑金屬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金屬加工制造業中占有很大比重的技術,是一種可以與傳統CNC加工競爭的技術!在加工簡單零件和精度方面,CNC加工有優勢;而在加工復雜零件方面,粘結劑金屬3D打印技術有優勢,即快又便宜。

個人認為,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,形狀復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打印技術在制造業就會有一席之地,個人工廠也就成為了可能。

易制科技正在做的主要工作就是擴充材料和匹配各種應用。我們一直堅信,3D打印就是一種新形式的數控機床,應該作為一個核心力量被廣泛使用在制造業。我們的目標就是使制造變得越來越容易!


文/蔡道生


南極熊評論


在一般的普通工業中,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。但國內從事這方面的企業廠商太少。武漢易制科技正在進行新一輪千萬級的融資,感興趣可聯系南極熊。


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、軍工、能量、醫療等高端制造領域有了產業化的小批量、批量應用,特別是一些對金屬零件性能要求特別高、設計又復雜的地方,已經產生強大的生命力,甚至已經成為一些國家的戰略性高端制造技術。


南極熊觀察到,不同的3D打印技術,應用已經明顯分化,在不同的行業里深耕和演化,未來將會呈現出百花齊放的局面。


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