Markforged是一家不斷創(chuàng)新的企業(yè),2016年,Markforged 公司推出了Mark Two的下一代產(chǎn)品-Mark X 3D打印機,該設備同樣集成了Markforged 的連續(xù)纖維絲(CFF)3D打印技術(shù)。不過這項技術(shù)用于打印金屬絲材的時候有一個業(yè)界公認的痛點那就是變形與收縮的控制挑戰(zhàn)。
根據(jù)3D科學谷的市場研究,Markforged申請了專利,通過粘結(jié)劑、陶瓷材料3D打印技術(shù)用于控制3D打印的后處理過程中的燒結(jié)變形與收縮。
更好的支撐更準確的變形控制
Markforged申請的專利通過將粘結(jié)劑、陶瓷材料作為分離層與支撐層一起打印完成,使得金屬3D打印所獲得的生坯具有更好的防止變形與熱收縮控制。
當然金屬絲、粘接劑、陶瓷材料是通過獨立的擠出頭打印完成的,在典型的打印過程中,金屬絲被熔融,沉積到平臺上。當需要脫模隔離層的時候,粘結(jié)劑被3D打印出來,當需要支撐層的時候,陶瓷被逐層打印出來,從而對金屬部分形成了一定的分割與支撐。
隨后是脫脂與燒結(jié),在燒結(jié)過程中,生坯始終以均勻的速率收縮,使得整個形狀保持可控,燒結(jié)后,脫模層可能會變成松散的粉末,同時通過燒結(jié)使得陶瓷粉末松散,并*終與金屬部分脫離開來。
3D科學谷Review
在間接金屬3D打印領(lǐng)域,Markforged的直接競爭對手是Desktop Metal。根據(jù)3D科學谷的市場研究,Desktop Metal在2018年初宣布獲得可分離支撐技術(shù)專利獲批,而該技術(shù)可通過金屬燒結(jié)和手工去除金屬支撐結(jié)構(gòu),實現(xiàn)大型復雜零部件的3D打印加工制造。
通常在增材制造中通過支撐結(jié)構(gòu)來擴展所制造的產(chǎn)品的幾何特征,例如通過為懸伸結(jié)構(gòu)提供底層支撐來實現(xiàn)更復雜的幾何結(jié)構(gòu)。
然而,當使用需要額外處理的支撐材料的時候(如需要額外的脫粘和燒結(jié)加工以獲得*終的零部件),常規(guī)的支撐策略和技術(shù)會導致零部件加工的失敗,例如支撐結(jié)構(gòu)發(fā)生變形或收縮的時候會影響到零部件的結(jié)構(gòu),這時候就需要十分匹配的策略使得支撐結(jié)構(gòu)不僅僅能起到加工過程中的支撐作用,還在隨后的后處理中不影響零件的精度。
對于Desktop Metal的設備來說,專利中提到了一種在零部件和支撐結(jié)構(gòu)之間制造界面層,以便在燒結(jié)期間抑制支撐結(jié)構(gòu)和相鄰的零部件表面之間的結(jié)合。
這涉及到了兩種材料,*材料是一種粘結(jié)劑體系,包括一種或多種粘結(jié)劑。在將零件加工成*終產(chǎn)品期間有助于保持零件的凈形狀,其中界面層在燒結(jié)期間抵抗支撐結(jié)構(gòu)與零件的結(jié)合。
第二種材料包括粉末冶金材料。粉末材料可以是金屬粉末,也可以是陶瓷粉末。還包括金屬浸滲劑或陶瓷浸滲劑。
更好的變形與收縮控制,Markforged和Desktop Metal在材料方面的進步將進一步推動3D打印所催化的工業(yè)革命的到來。
3D科學谷對3D打印發(fā)展趨勢有一個堅定的看法,那就是3D打印機與生產(chǎn)線的結(jié)合將迎來一個新時代:有一天,會出現(xiàn)雨后春筍般的小型工廠,這些小型工廠像社區(qū)一樣更靠近消費者,工廠的運轉(zhuǎn)通過軟件管理,可以按需打印零件,而無需起訂量的要求。這個新時代的新意不僅在于制造方式與商業(yè)模式的變化,更重要的是可以設計出比過去更輕、更便宜和更高效的零件。
根據(jù)3D科學谷的市場觀察,不管是Markforged還是Desktop Metal,推動雨后春筍般小型工廠的出現(xiàn),材料技術(shù)是核心發(fā)力點。
正如芯片對IT界帶來的革命來說,大量單一功能聚合可以形成智慧,芯片讓世界互聯(lián),萬億個像蜂巢一樣相互連接的芯片是整個世界的硬件基礎(chǔ),而構(gòu)建于其上的軟件體系正是網(wǎng)絡經(jīng)濟。我們生活的世界遍布互聯(lián)芯片,整個星球的觸覺從未如此靈敏過。如果拿芯片對IT帶來的革命的迅速蔓延之勢來比喻間接金屬3D打印技術(shù)將為制造業(yè)帶來的革命,那么這場革命的到來正在進行時。