EOS 已開發(fā)出無支撐金屬 3D 打印解決方案

導(dǎo)讀：金屬 3D 打印的出現(xiàn)為各個專業(yè)領(lǐng)域提供了新的問題解決方案。根據(jù)Grand View Research所發(fā)布的一項(xiàng)分析報告顯示，2022 年金屬 3D 打印的市場價值已經(jīng)達(dá)到 40.6億美元，預(yù)計到 2030 年這一市場價值將達(dá)到 226億美元，這其中又以直接金屬激光熔化（DMLS）技術(shù)的表現(xiàn)最為突出。

DMLS 技術(shù)是由EOS公司提出，并于 1994 年獲得專利，目前該工藝現(xiàn)已應(yīng)用于所有領(lǐng)域，包括航空航天、醫(yī)藥和汽車，它能夠?qū)⒔饘?3D 打印的優(yōu)勢與性能優(yōu)異且可重復(fù)制造的零件相結(jié)合。

DMLS 技術(shù)與其他增材制造技術(shù)一樣，也需要支撐結(jié)構(gòu)（supports）。為了使技術(shù)更進(jìn)一步，從而充分發(fā)揮用戶的潛力，EOS 開發(fā)了一系列解決方案，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜幾何形狀的金屬 3D 打印，同時大幅減少支撐結(jié)構(gòu)。這是因?yàn)槿コ饘?3D 打印中的支撐會增加額外的時間、材料成本以及后處理工作量。

△EOSQuad 激光系統(tǒng)上的金屬打印工藝（圖片來源：EOS GmbH）

金屬 3D 打印中有關(guān)支撐結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)

對于現(xiàn)在的大部分DMLS技術(shù)用戶，他們必須根據(jù)所需部件添加支撐。這是因?yàn)橹挥羞@樣才能 3D 打印具有更復(fù)雜和詳細(xì)設(shè)計的幾何圖形。這包括，例如，小于 30 度的懸垂設(shè)計、整體橋結(jié)構(gòu)甚至組件中的凹槽。如果沒有支撐結(jié)構(gòu)，所有這些幾何形狀都會變形。

為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，研究人員在設(shè)計過程中添加了支撐，然后必須在 3D 打印后手動或自動移除。正如我們所看到的，添加支撐對于許多零件來說是必須的，但也帶來了一些成本上的挑戰(zhàn)。因此，在 DMLS 工藝中使用更少數(shù)量的支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行打印的創(chuàng)新能力為金屬 3D 打印開辟了全新的可能性，并將該技術(shù)提升到一個新的水平。

EOS 如何支持其客戶實(shí)施無支撐3D 打印

為了能從無支撐 3D 打印的可能性中獲益，需要特別考慮三個因素：流程、工具和適當(dāng)?shù)膶I(yè)知識?？紤]到這些方面，EOS 展示了使用葉輪進(jìn)行無支撐 DMLS 3D 打印的主要示例，由于其復(fù)雜的幾何形狀，葉輪通常依賴于支撐結(jié)構(gòu)。特別是每個葉輪由于直徑、葉片或蓋板數(shù)量等特性而存在較大差異，這使得無支撐打印更加復(fù)雜。然而，根據(jù) EOS 的說法，重要的是在各個層面廣泛提供必要的知識。

為了能夠在幾乎沒有支撐的情況下充分發(fā)揮金屬 3D 打印的可能性，操作者需要增材思維，這可以通過從有針對性的培訓(xùn)到適當(dāng)?shù)淖稍兊囊磺衼韺?shí)現(xiàn)。這些知識的重要性體現(xiàn)在設(shè)計、構(gòu)建平臺上組件的布局甚至過程中使用的材料等方面。Smart Fusion 工具應(yīng)該很快就會提供給用戶使用，它也是解決無支撐金屬 3D 打印難題的重要一環(huán)。該工具將激光的能量輸入調(diào)整到手頭的幾何形狀，并可以減少熱應(yīng)力。因此，減少基于金屬的增材制造中的支撐結(jié)構(gòu)不僅可以縮短構(gòu)建時間，還可以減少后處理工作量并節(jié)省材料。

Additive Minds Consultants 的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人 Davy Orye 補(bǔ)充說：“盡管我們正在突破無支撐 3D 打印的可能性界限，但您仍需要處理現(xiàn)實(shí)中的物理問題，因此并非一切皆有可能。但我們的解決方案將改變游戲規(guī)則。我們的試點(diǎn)客戶和與我們一起測試過該技術(shù)的客戶都對這種可能性感到興奮。我想說挑戰(zhàn)我們——我們已經(jīng)準(zhǔn)備好一起創(chuàng)新金屬 3D 打印。”

△葉輪是在 EOS M 290 上采用優(yōu)化的 316L 打印工藝生產(chǎn)的，沒有內(nèi)部支撐，成本降低了 35%（圖片來源：EOS GmbH）

這意味著，基于金屬材料的無支撐3D打印技術(shù)可以取得巨大的進(jìn)步，并展現(xiàn)出強(qiáng)有力的吸引力。單獨(dú)進(jìn)行的成本分析表明，以葉輪為例，可以節(jié)省 35% 的成本。具體而言，這些節(jié)省主要體現(xiàn)在后處理、材料和施工時間方面，而幾乎沒有支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程的成本和工作量從 8% 增加到 14%。除了成本優(yōu)勢之外，無支持 3D 打印還可以幫助用戶以更可持續(xù)的方式進(jìn)行打印，因?yàn)樗麄円虼诵枰俚牟牧喜a(chǎn)生更少的浪費(fèi)。最后，這實(shí)現(xiàn)了更安全的工作流程，因?yàn)橛脩舨辉俦黄韧ㄟ^切割和打磨進(jìn)行后處理。如果您想了解無支撐金屬 3D 打印的所有細(xì)節(jié)，可以訪問EOS的官網(wǎng)獲取進(jìn)一步信息：https://www2.eos.info/support-free-printing?utm_medium=advertorial&utm_source=3dnative&utm_campaign=emea-support-free。