顛覆金屬3D打印市場：ColdMetalFusion (CMF)冷金屬3D打印

南極熊獲悉，ColdMetalFusion (CMF) 聯(lián)盟尋求使用由 AM Ventures 初創(chuàng)公司Headmade Materials開發(fā)的工藝流程和 3D 打印原料，以獨特的方式進(jìn)行金屬粘合劑噴射。Headmade沒有向市場推出全新的打印技術(shù)，而是為現(xiàn)有的選擇性激光燒結(jié) (SLS) 機(jī)器引入了一種新材料，并將其與現(xiàn)有的金屬注射成型 (MIM) 工作流程相結(jié)合?？梢哉f，CMF 的潛力是巨大的，可以大大提升粘合劑噴射市場。



CMF技術(shù)
Headmade Materials公司的ColdMetalFusion 3D打印技術(shù)通過將現(xiàn)有的高分子激光燒結(jié)3D打印（SLS）工藝與粉末冶金工藝相結(jié)合，實現(xiàn)了1000至100,000個零件的批量生產(chǎn)。這使得更大規(guī)模的3D打印生產(chǎn)成為可能，并大大簡化了客戶的工藝整合。粉末冶金公司，如Plansee、Element22或MIMplus已經(jīng)廣泛使用Headmade Materials公司的工藝，其他行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者目前也在實施過程中。


△圖片來自“Cold Metal Fusion / Metal SLS Technology”，展示了 CMF 工藝。

該工藝的關(guān)鍵是專有的金屬粉末粘合劑材料技術(shù)，可以使用傳統(tǒng)的 SLS 設(shè)備 3D 打印生胚部件。然后像 SLS 一樣對打印部件進(jìn)行脫粉，并使用類似于 MIM 的技術(shù)進(jìn)行脫脂和燒結(jié)。Headmade Materials 與其他基于燒結(jié)的生態(tài)系統(tǒng)的最大區(qū)別在于，所使用的粘合劑材料是一種獨特的原料，可在標(biāo)準(zhǔn)激光燒結(jié)機(jī)上加工，甚至比普通 SLS 熱塑性材料的熔化溫度更低。這使得打印比 PA 12 穩(wěn)定得多，并允許 100% 的粉末再利用。

CMF聯(lián)盟
CMF 聯(lián)盟由來自各自行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者組成，涵蓋了 CMF 流程鏈的各個方面。這包括：

1.增材制造：
●Farsoon
●Sintratec
●Headmade Materials

2.除粉和后處理：
●Pres-X (partly owned by BEAMIT)
●Bernstein BMF
●AM Solutions (Rösler brand)

3.燒結(jié)：
●Carbolite Gero (part of Verder Scientific)
●LÖMI
●Nippon Gases

4.CMF 零件生產(chǎn)：
●MIMplus
●Element22
●Miba

CMF聯(lián)盟成員包括領(lǐng)先的粉末冶金公司 Miba 和 MIM 公司，如MIMplus和 Element22，以及日本天然氣領(lǐng)先企業(yè)Nippon Gases。燒結(jié)設(shè)備供應(yīng)商的陣容也十分強(qiáng)大。例如，LÖMI自 1991 年以來一直在開發(fā)脫脂和溶劑回收系統(tǒng)，Carbolite Gero 制造熔爐的時間比這長 20 年。這些公司與成熟的 AM 領(lǐng)導(dǎo)者（如 AM Solutions、Farsoon 和 Sintratec）以及醫(yī)療、汽車和其他領(lǐng)域的最終工業(yè)用戶并列。

聯(lián)盟成員共同發(fā)布了兩個產(chǎn)品，JobShop 和 LabSystem，旨在將 CMF 推向市場。JobShop 依賴 Farsoon HT252P SLS 機(jī)器，而 LabSystem 則圍繞著 Sintratec 的S2小型 SLS 系統(tǒng)。作為端到端套件，它們包括LÖMI生產(chǎn)的脫脂站和Carbolite Gero制造的燒結(jié)爐。


△來自 CMF 聯(lián)盟的 JobShop 和 LabSystem 軟件包。圖片由 CMF 聯(lián)盟提供。

通過聯(lián)手，CMF 聯(lián)盟的成員有可能與該細(xì)分市場競爭，特別是因為它比粘合劑噴射具有一些重要優(yōu)勢：CMF 技術(shù)成本更低并且能夠安裝在大型設(shè)備上，使 SLS 用戶能夠與快速、輕松地噴射金屬粘合劑。

CMF的優(yōu)勢


△通過CMF 3D打印生產(chǎn)的鈦部件

●綜上所述，CMF 比金屬 3D 打印和 MIM，甚至聚合物 SLS 都具有許多優(yōu)勢，它是唯一一種可在經(jīng)過驗證的穩(wěn)健機(jī)器上從實驗室規(guī)模擴(kuò)展到高批量生產(chǎn)的技術(shù)。

●由于工作溫度低，能夠?qū)崿F(xiàn) 100% 的粉末回收率，這明顯降低了成本并減少了浪費。

●整個過程更加穩(wěn)定，因為熱量不會對打印環(huán)境產(chǎn)生太大影響。 Headmade 的粘合劑材料比傳統(tǒng)上用于 SLS 的聚合物 PA12 更容易打印。

●由此產(chǎn)生的“綠色部件”比大多數(shù)金屬粘合劑噴射系統(tǒng)產(chǎn)生的部件更耐用。


△使用 Headmade 的 M2 工具鋼制成的刀具，可將切削工具性能提高高達(dá) 185%。

●燒結(jié)過程中的收縮是高度均勻和可預(yù)測的。鈦約為 12%，鋼約為 14% 至 15%，收縮率實際上低于大多數(shù)基于燒結(jié)的增材制造工藝。因此，直接成比例修改CAD文件即可。

●十分低的廢品率。

●由于溶劑回收運行，溶劑消耗量極低。

●高精度，平均公差為0.2mm

●低成本，可輕松擴(kuò)展到更大的機(jī)器。

●由法國政府資助發(fā)展該國工業(yè)部門的 CETIM 卡諾研究所進(jìn)行了一項研究，以檢查 CMF 零件的機(jī)械性能，發(fā)現(xiàn)它們比使用 MIM 或金屬粘合劑噴射制成的相同零件表現(xiàn)出更好的伸長率。

CMF未來發(fā)展
CMF在SLS技術(shù)基礎(chǔ)之上，為用戶提供了一個可以發(fā)展的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)。通過提供 LabSystem 和 JobShop，客戶能夠從較小的平臺開始，然后投入生產(chǎn)。CMF技術(shù)可以讓用戶生產(chǎn)數(shù)百萬個零件。

CMF 是一種顛覆性技術(shù)，這也是AM Ventures投資Headmade Materials的原因。AM Ventures 合伙人 Adrian Maier-Ring 說：“我們對 Headmade 的冷金屬融合技術(shù)所支持的廣泛應(yīng)用感到興奮。Christian Fischer、Christian Staudigel 和他們的團(tuán)隊在過去幾年建立了強(qiáng)大的技術(shù)組合并取得了巨大的客戶吸引力。我們非常高興能成為他們旅程的一部分。”

CMF技術(shù)目前仍處于進(jìn)入市場的早期階段，在2023年它又將帶給我們怎樣的驚喜，讓我們拭目以待吧！