比DED快20倍，可取代鑄件和鍛件，冷噴技術(shù)用于大型鈦零件制造

冷噴技術(shù)被用在制造領(lǐng)域并不罕見，包括GE的冷噴技術(shù)以及澳大利亞Titomic公司的冷噴技術(shù)。此外還包括Plasma Giken公司以及Inovati公司。美國的Inovati公司是全球較早而且頗為成功的一家低壓冷噴涂設(shè)備制造商，總部位于美國的加州。Titomic的Kinetic Fusion冷噴技術(shù)生成可以3D打印工業(yè)規(guī)模的鈦制零件，速度比DED定向能量沉積快20倍。該技術(shù)能以超音速加速鈦顆粒，可用于制造9 x 3 x 1.5米尺寸的零件，并大大降低材料成本。

Titomic Kinetic Fusion工藝于2010年由澳大利亞聯(lián)邦政府機構(gòu)CSIRO（聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織）和Force Industries共同開發(fā)，Titomic的新型金屬3D打印工藝采用冷噴涂技術(shù)，旨在研究和開發(fā)基于現(xiàn)有涂料技術(shù)的新型固態(tài)增材制造工藝，CSIRO獲得專利許可后，Titomic因此而成立，旨在將該技術(shù)商業(yè)化。

Titomic Titanium Kinetic Fusion沉積速度究竟有多快？據(jù)該公司稱，速度至少要比目前最快的DED工藝快5倍，包括當(dāng)前Sciaky的送絲電子束熔化（EBAM）技術(shù)。

使用氮氣或氦氣將金屬粉末加速至超音速，每小時產(chǎn)生高達45 Kg材料的沉積速度。對于Titomic可以生產(chǎn)的零件而言，結(jié)構(gòu)零件常規(guī)的加工時間要求可達200小時，Titomic的冷噴過程可以在6個小時內(nèi)完成。相比之下，EBAM可以以9.07公斤/小時的速度沉積材料，送粉的DED幾乎可以達到2.9公斤/小時，而送絲的另外一種DED技術(shù)（如Norsk Titanium的設(shè)備）可以達到2公斤/小時。

Titomic的工藝最顯著的優(yōu)勢不僅僅在于材料的承受能力。對于一些人來說，鈦可能是地球上最豐富的金屬之一，但卻十分昂貴。成本高的一個原因與Kroll法的鈦提取工藝有關(guān)。這要求苛刻的工藝步驟包括提取、凈化、海綿生產(chǎn)、合金制造、成型和成型。

根據(jù)Titomic公司首席技術(shù)官Jeffrey Lang，澳大利亞擁有含鈦礦砂的豐富資源。有幾個過程可以經(jīng)濟高效地直接從礦砂中生產(chǎn)鈦粉，而無需通過耗能非常高的Kroll工藝。此外，目前的工藝通過提取鈦生產(chǎn)出棒狀物，這些棒狀物后來被霧化以再次產(chǎn)生粉末，這是一個高耗能的過程。而為了具有競爭力，增材制造的鈦粉成本需要從目前的300美元/公斤下降到20-50美元/公斤左右。

目前增材制造用的鈦粉價格如此昂貴的另一個原因與霧化過程的低效性有關(guān)。3D科學(xué)谷了解到出粉率低是行業(yè)普遍遇到的瓶頸，而根據(jù)Titomic公司，大多數(shù)霧化粉末（高達80％）不能用于增材制造工藝中，因為雜質(zhì)和顆粒尺寸不完善。這意味著產(chǎn)出不一致，價格保持高位，需求未得到滿足。雖然目前這在醫(yī)療和航空航天等高附加值的應(yīng)用中不是主要問題，但它限制了增材制造技術(shù)在其他領(lǐng)域量產(chǎn)批量生產(chǎn)中的廣泛采用。

Titomic公司聯(lián)系了多達69家鈦粉供應(yīng)商和生產(chǎn)商，但是用于增材制的鈦粉占這些粉末廠商很小的收入比例，大多數(shù)廠商近賣出每年約10萬美元的增材制造用鈦粉，而粉末生產(chǎn)設(shè)備可能花費數(shù)百萬美元。

為了降低對鈦粉末的要求，Titomic的技術(shù)已經(jīng)可以使用粗糙的鈦粉生產(chǎn)9 x 3 x 1.5米的零件。事實上，大小沒有固有的限制。由于不施加熱量，零件不會彎曲，也不會出現(xiàn)分層現(xiàn)象。 這與鍛造相比不僅僅有加工的優(yōu)勢，考慮到鍛造設(shè)備的成本，每個設(shè)備大約2000萬美元或更多的價格。Titomic聲稱他們的系統(tǒng)可以取代金屬鑄件和鍛件。


來源：3D科學(xué)谷