以粉末床激光熔融技術為代表的金屬3D打印企業有很多——EOS、SLM Solutions、Renishaw、3D Systems、鉑力特、華曙高科、易加三維、漢邦科技。。。這串名單還可以更長,但是這些技術原理一樣的產品相互之間有哪些不一樣,除了穩定性、知名度,可以想到的則不是很多。

“ LPBF技術領域很少有公司具有鮮明的特色,基本都大同小異,很難看到真正的差異化。未來,誰能證明他們可以降低成本、提高質量并保證穩定生產,誰就可以取勝。誰無法找到自己的真正差異性,誰就很容易從2020年開始出現錢不夠燒的情況。”——工程產品和服務公司Phoenix Analysis & Design Technologies 董事兼共同所有人Eric Miller

“差異化將是企業生存的關鍵,如果企業不能清楚的向市場傳達自己的價值主張,將很難脫穎而出。在這個市場中,克服成本壓力、提高材料靈活性、突破制造限制都將是非常具有吸引力的價值主張。”——金屬增材制造專家Alex Kingsbury

作為整個增材制造市場的重要參與者,系統供應商驅動著超過50%的市場,粉末床熔融技術(PBF)又是該市場中的主導技術。到現在為止,來自歐美和亞太主要工業地區的供應商已經提供了大量增材制造設備,各種模態類型和材料應有盡有。正如上面分析所言,傳統設備商之間的產品差異化卻并不明顯。而近些年,市場上涌現出了一些基于傳統SLM技術的創新產品,似乎給這項發展了20多年的技術帶來了一些新活力。

 

傳統SLM技術的革新—差異化帶來新活力

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1. 十二激光、更大層厚,下一代金屬3D打印機

SLM Solutions雖是傳統的金屬3D打印制造商,但其技術理念一直引領行業發展。傳統大尺寸SLM設備通常配備三激光或四激光,但SLM Solutions目前正在研發的下一代金屬增材制造系統多達12激光,這將為增加打印尺寸、提高打印效率提供重要保證;除此之外,SLM Solutions自多年前就已推出0.06和0.09mm的大層厚打印工藝,相比很多公司固守小層厚,該公司為提高打印速度可謂煞費苦心。2019年,SLM Solutions在一關鍵訂單中擊敗國內某公司,順利度過難關。


SLM Solutions下一代設備打印的部件(600x 600mm)

2. 解決后處理痛點,無支撐金屬3D打印技術

支撐去除同樣是傳統SLM金屬3D打印技術的極大痛點,該過程幾乎只能通過手工操作,給零件處理帶來了極大不利,而且還會降低表面質量,破壞脆弱結構;诖,一些軟件開發商推出了智能化的支撐添加模塊,希望能夠簡化支撐添加過程、減輕去除難度,事實上這些功能正在生產一線發揮重要作用。但Velo3D的無支撐SLM技術來的更為徹底,通過無接觸的鋪粉方式以及可能的工藝動態控制,該公司實現了零件無需支撐、無需生長在基板上即可成型的效果。毫無疑問的是,Velo3D的技術確實領先于當前主流的SLM工藝,它顯示了該公司對材料和工藝的控制能力,給金屬3D打印技術的工業化應用帶來了極大便利,這為獲得航空航天、國防和軍工部門的青睞奠定了基礎。


Velo3D無支撐金屬3D打印

3. 一次多層,多層并行打印技術

由澳大利亞Aurora Labs研發的多層并行打印技術比如今主流的金屬打印速度快幾個數量級,每天可成型上百公斤粉末。這種世界上“最快”的直接金屬3D打印機兼顧鋪粉與成型,無疑能夠同時保證對零件高精度、高性能、高復雜以及高效率的追求。


Aurora Labs多層并行打印技術

4. 質量可追溯,決心替代后檢測

3D打印技術能夠實現增長的另一個關鍵原因是其在質量保證方面的能力:金屬增材制造設備必須能夠始終如一地生產質量高度穩定的零部件。“隨著越來越多OEM不再滿足于單純的后檢測,生產過程中的質量監控和質量保證已經成為眾多解決方案提供商的工作重點。”Velo3D技術合作副總裁Zach Murphree博士表示,“測量機械完整性、檢測表面缺陷和孔隙度對于零件質量至關重要,每個解決方案提供商都需要認真考慮如何解決這些難題,到時候誰能拿出適用于關鍵組件的質量控制解決方案,誰就能最終勝出。設備廠商和第三方供應商都應著力于解決OEM的痛點。”


Sigma Labs公司PrintRite3D熱能量密度算法

目前,Sigma Labs 等公司已經開始提供可以在生產過程中實時監控生產設備的技術。Sigma Labs 總裁兼首席執行官 John Rice 最近在接受采訪時介紹,“我們的硬件/軟件包可以觀察并評估生產過程,并且利用熱信息,及時發現生產過程中零部件規格出現偏離的情況。系統可以識別質量問題發生的前兆,并及時提醒設備操作員停止生產并作出修正,從而降低零部件報廢或生產受限的情況。”

無疑,質量監控、可追溯正在成為高端用戶追求的目標,這實際上為SLM系統制造商帶來了壓力。目前歐美設備商遙遙領先,傳統金屬3D打印老牌企業EOS和雷尼紹等均已推出了在線監控和質量可追溯模塊,國產品牌基本上仍停留在“錄像”階段,在差距顯現的同時,也是國產品牌創新的良機。


EOS依靠光學層析成像實現質量可追溯

5. 關注細分領域,行業專用打印機

在細分應用領域,傳統SLM技術的發展也正在凸顯出差異化的競爭趨勢。純銅打印的故事已經講了多年,主流設備商依然是通過改造機器進行工藝開發,而弗勞恩霍夫激光技術研究所、通快集團以及日本島津和大阪大學等機構則另辟蹊徑,從材料和激光相互作用的角度入手,通過改變光源提高純銅的成型效率。由通快集團開發的綠激光3D打印機已經上市,純銅和貴金屬的安全、高效率3D打印為這些材料在細分領域的應用開辟了道路。


通快采用綠激光打印的純銅零件

6. 減輕用戶負擔,材料再循環利用

金屬3D打印材料領域的發展同樣有不一樣的現象。此前材料制造商推出了多種霧化制粉工藝,但這些工藝所使用的原材料均是傳統棒材或金屬絲材等標準材料。但美國6K公司卻將目光聚焦于金屬3D打印的支撐結構件、廢件以及來自于機加工行業的切屑、銑屑等可回收原料,通過其微波等離子平臺轉化為優質金屬粉末,從而成為世界首個可以利用可持續資源,生產增材制造粉末的系統。6K的目標是100%的利用進入供應鏈的所有材料,為增材制造用戶提供一種新的項目成本管理和供應鏈控制方式,并同時朝著實現增材制造循環經濟的方向發展。

END

市場研究公司AMPower最近的一份報告顯示,2019年包括系統、材料和服務銷售在內的全球金屬3D打印市場的估值約為20.2億歐元,未來幾年更是會以超過23%的年復合增長率持續增長,并在2024年達到58.91億歐元。航空航天、國防和汽車終端行業對金屬3D打印的需求不斷增加,以及該技術在降低制造成本和縮短交貨時間等方面所體現的優勢,成為市場快速增長的主要原因。

而從近幾年3D打印技術發展的現狀來看,無論是金屬3D打印、光固化還是激光燒結,解決制造弊病、突破傳統打印極限正在成為潮流。無論選的角度多么小,但只要能夠解決實際問題,都會成為產品差異化的突破口。正如王華明院士在近期《開講啦》中所提到的,一個公司一定要有自己的核心技術,能把潛在的優勢變成現實的,才會得到發展。 

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