金属3D打印被认为是所有3D打印的顶点。谈到强度和耐用性,没有什么能比得上金属。最早的金属3D打印专利是DMLS(直接金属激光烧结),由德国EOS在1990年代获得。从那时起,金属3D打印逐渐发展出了许多种类的打印工艺。
2022年3月24日,IDTechEx 的这份综合技术报告提供了金属3D打印的详细状况和前景,基于广泛的市场历史和大量的初步采访,对市场提供了公正的预测,包括过去两年 COVID-19 大流行的影响和复苏。报告预测2022年到2032年,全球金属3D打印的市场总量将增长到为180亿美元/年。
该报告提供了金属3D打印行业未来10年的市场预测。未来十年,金属打印硬件和金属3D打印材料将出现大批量的需求;对打印机技术和材料进行了针对性的定量分析,分为10种技术和9类材料。
这些预测由 IDTechEx 分析师团队生成。分析师通过进行大量的初步访谈,为读者一手信息。本报告这包括主要的设备制造商、颠覆性初创企业、现有粉末供应商和新兴材料公司。
金属3D打印材料需求猛涨,产能和竞争
IDTechEx 预测,大部分年收入将来自金属3D打印材料需求,而不是金属3D打印机。每个打印机工艺和应用都有不同的材料要求、产能和合金要求。
随着行业性的收购、产能扩张、改进的雾化工艺、新材料和成本的降低,金属3D打印发生了大量变化。厂商们正在不断推出新的材料牌号,从众所周知的结构合金到先进的新材料,例如 MMC、高熵合金和非晶合金。
低成本打印机
用于激光粉末床熔融或电子束熔化等成熟技术的金属3D打印机通常花费30万至50 万美元,其中许多超过100 万美元。从事金属 3D 打印所需的高额投资,成为中小企业难以跨越的门槛。为了降低这种障碍,V1的合作伙伴广州雷佳等几家公司专注于低于10 万美元价格的机器。
降低材料的限制
限制金属增材制造普及应用的一个因素是增材制造的成型尺寸有限。不仅高性能金属材料相对较少,而且金属粉末的成本通常每公斤几百上千元。为了解决这个问题,V1的合作伙伴广州雷佳公司正在探索铝等高性能金属,或者以大颗粒或者浆料等形态来替代昂贵的细粉原料。
大幅面3DP金属3D打印机价格不到10万美元,制件成本降低90%
V1的合作伙伴广州雷佳生产零件的速度比一般SLM大大提高(成型原理、成型效果都不同),而且,可使用大颗粒度的金属粉末,综合成本降低90%以上。
3DP是非成形材料微滴喷射成形范畴的核心技术之一。3DP工艺与SLS工艺类似,采用粉末材料成形,如陶瓷粉末,金属粉末。
所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的,而是通过喷头用粘接剂将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘接剂粘接的零件强度较低,还须后处理。未被喷射粘结剂的地方为干粉,在成形过程中起支撑作用,且成形结束后,比较容易去除。
V1的合作伙伴广州雷佳3DP金属打印成型设备,采用复合金属粉末材料(包括金属粉末基材、促烧剂、还原剂等),通过高速多射流单道成形技术喷射多组分成形剂于粉床,不需要支撑,经过脱脂和烧结等后处理方法完成成品金属零件的制造。成形剂中的粘结剂组分使粉末粘结成形,调节改性剂组分比例可以改变零件的硬度、耐磨性和耐高温性等。
该技术不仅可以大规模生产金属3D打印零部件,它制造金属零件的速度比现有的基于激光的金属3D打印系统快近百倍,同时可以使得零件在不同部位具有不同性能,如在零件表面增加硬度和耐磨性能。它还能显著降低每个零件的打印成本,使其成为广泛使用的金属制造技术,既能提供更快的生产速度、质量,同时还能降成本,可以使用MIM领域的金属粉末材料,粉末的形状,不需要球形,椭圆形、甚至其它不规则形状都可以。
技术特点:
1、无需使用激光烧结系统,可直接喷印复合金属粉末材料,不受粉末材料形状制约;
2、无需添加支撑,可实现大规模生产金属零件打印,速度比一般的SLM大大提高,甚至高达2个数量级;
3、大幅度降低零件打印成本,3DP金属打印机生产的零件比现有的SLM成型的零件成本降低至十分之一以下;
4、具有独特工艺,可以实现在零件表通过调节改性剂组分改变零件硬度、耐磨性及耐高温性能等性能,满足不同需求;
5、适合于航空航天、医疗、模具、铸造、高校、研究院及材料研究等多个领域,与工业制造相衔接。
结合报告分析可以看出,目前3D打印金属零件昂贵,随着金属3D打印技术的逐步发展,预计制造成本会下降,表面光洁度的提升、零件质量的改进及零件尺寸的增加将会使其在各行各业开辟应用空间;
V1的合作伙伴广州雷佳的金属3D打印设备性价比非常高,需要的可以直接发邮箱咨询。未来可以根据材料的属性-结构-加工关系来预测零件性能,实现前期工艺质量缺陷监测,节省所需的原材料和制造时间。预测工艺模型化,更好地了解物理和冶金机制来应对性能变化,可将金属3D打印技术的优势发挥到淋漓尽致。
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