每天3D打印20萬個零件，Desktop Metal將大規(guī)模生產(chǎn)無鈷硬質(zhì)合金部件

2020年10月10日，南極熊獲悉，金屬3D打印公司DesktopMetal獲得了美國國防部(DoD)一個245萬美元的項(xiàng)目，用于開發(fā)大批量3D打印工藝，研究大規(guī)模生產(chǎn)無鈷硬合金。

DesktopMetal公司專有的單程粘合劑噴射（SPJ）技術(shù)將用于大規(guī)模生產(chǎn)無鈷硬金屬部件，這個部件由一種新型的鐵基納米材料制成，單臺機(jī)器每天可生產(chǎn)20萬個部件。

CCDC陸軍研究實(shí)驗(yàn)室（ARL）材料工程師NicholasKu博士說："新型無鈷硬金屬牌號有望獲得高強(qiáng)度、高韌性、高硬度和高耐磨性的材料，我們相信，將這種新型材料與DesktopMetal的單程粘合劑噴射技術(shù)相結(jié)合，不僅在國防部門，而且在商業(yè)領(lǐng)域也將有重大應(yīng)用。

"此外，我們相信這種組合方法將大大提高可持續(xù)性，減少礦物的使用，并提供一個環(huán)境友好的過程，大規(guī)模生產(chǎn)具有優(yōu)良性能的部件。"

DesktopMetal的單程粘合劑噴射金屬3D打印（SPJ）技術(shù)原理

DesktopMetalProduction系統(tǒng)是一款大型設(shè)備，它采用了SPJ技術(shù)--一種基于噴墨和粉末的金屬3D打印工藝。在SinglePassJetting?（SPJ）的支持下，ProductionSystem?具有雙向3D打印功能，移動一次，即可打印一次，不浪費(fèi)一遍路程。具體工作流程如下：

①3D打印。對于雙向單程3D打印，每次打印遍及整個構(gòu)建區(qū)域，都將應(yīng)用打印過程的所有步驟（粉末沉積、鋪展、壓實(shí)、彈道抑制ballisticsuppression和粘合劑噴射）。一層一層地沉積金屬粉末和粘合劑，直到整個構(gòu)建體被零件部分和周圍的散裝粉末填滿為止。

②脫粉。構(gòu)建完成后，將移除構(gòu)建箱，并替換新的構(gòu)建箱。完整的成型箱被移至清粉工位，在那里去除粉末，并準(zhǔn)備燒結(jié)零件。

③燒結(jié)。脫粉的零件裝入工業(yè)爐中，加熱到接近熔化的溫度。除去粘合劑，使金屬顆粒融合在一起，并使零件致密。

DesktopMetal公司表示Production系統(tǒng)的打印速度可以達(dá)到傳統(tǒng)粉末床融合3D打印技術(shù)的100倍。

總部位于芝加哥的先進(jìn)數(shù)字制造公司FastRadius是2019年首批采用DesktopMetal公司Production系統(tǒng)的公司之一，因?yàn)樗�希望進(jìn)一步擴(kuò)大全球金屬增材能力。不久之后，福特汽車公司也使用了Production系統(tǒng)，以加速原型設(shè)計(jì)和制造有限規(guī)模的生產(chǎn)部件，此前福特汽車領(lǐng)導(dǎo)了對DesktopMetal6500萬美元的投資。

*近，DesktopMetal與TrineAcquisitionCorp合并，將其3D打印業(yè)務(wù)在紐交所上市，股權(quán)價(jià)值估計(jì)為25億美元（約167億元人民幣）。

大規(guī)模生產(chǎn)無鈷硬質(zhì)合金

鈷是一種天然存在的元素，通常用作碳化鎢的金屬粘合劑材料。雖然鈷是鋰離子充電電池等物品的關(guān)鍵成分，但對呼吸道和皮膚有害，特別是對開采鈷的工人。鈷的開采也帶來了環(huán)境問題，如放射性水平增加，河流和飲用水受到污染。

因此，ARL一直在研究鈷的替代品，*終開發(fā)出一種專利的無鈷硬金屬材料，這種材料使用一種新型鐵基納米材料作為基體。

新材料開發(fā)出來后，美國陸軍指揮部責(zé)成DesktopMetal公司代表美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室向美國國家制造科學(xué)中心（NCMS）和先進(jìn)制造、材料和工藝（AMMP）聯(lián)盟提供一種能夠3D打印新型硬金屬的高性價(jià)比、批量生產(chǎn)的工藝。

在這個項(xiàng)目中，DesktopMetal將開發(fā)無鈷硬金屬的原料和粘結(jié)劑系統(tǒng)。在不使用其他工具的情況下，他們的SPJ工藝將把新型硬金屬打印成復(fù)雜的、網(wǎng)狀或接近網(wǎng)狀的零件。目標(biāo)是在一臺機(jī)器上每天至少打印20萬個零件。

DesktopMetal還將提供成本分析，加強(qiáng)SPJ技術(shù)，每日制造至少50萬個原型零件。DesktopMetal公司認(rèn)為SJP工藝將"*開發(fā)"適合各種商業(yè)和國防應(yīng)用的兩用技術(shù)。

硬質(zhì)合金硬金屬市場

根據(jù)DesktopMetal的數(shù)據(jù)，到2024年，硬質(zhì)合金硬金屬市場預(yù)計(jì)將增長到240億美元。碳化物硬金屬被用于多種應(yīng)用，橫跨石油和天然氣、化工和紡織、農(nóng)業(yè)工具、航空航天、國防、建筑等行業(yè)。

DesktopMetal公司項(xiàng)目副總裁AnimeshBose博士將擔(dān)任該三年期項(xiàng)目的首席研究員。作為ASMInternational和APMIInternational的研究員，Bose積累了40年的粉末材料加工經(jīng)驗(yàn)。

他說："這個項(xiàng)目的成功，不僅將為硬質(zhì)合金界提供無鈷硬質(zhì)合金解決方案，而且還將開發(fā)出一種免工具加工技術(shù)，能夠以與其他大多數(shù)大批量制造技術(shù)相媲美的速度，將這類材料制造成極其復(fù)雜的異形零件，為硬質(zhì)合金及其應(yīng)用領(lǐng)域開辟出新的前景。"

這個項(xiàng)目將有助于為國防部和商業(yè)應(yīng)用提供一種更環(huán)保的方式來大規(guī)模生產(chǎn)金屬、合金和其他復(fù)合材料部件。