高通量、可持续发展、自动化成为2022年3D打印发展趋势

根据3D科学谷的市场观察,高通量、可持续发展、自动化成为Formnext展会上展示最多,谈论最多的话题,因此成为2022年3D打印发展趋势。

2022年11月15-18日,第八届Formnext法兰克福展吸引了804家来自全球的增材企业参展商踊跃参与,展示范围涵盖四个展馆,在为期四天的展会中,法兰克福这座位于美因河(River Main)河畔的展会城市转变为全球创新生产解决方案的中心。

虽然目前很多3D打印技术自身并不成熟,根据3D科学谷《NASA长寿命增材制造装配 (LLAMA)项目从故障中吸取的教训》一文,可以深刻的感受到目前3D打印技术离规模化制造的距离,以及基础研究对商业世界的重要性,商业世界需要通过乐观来牵引前行。本期,3D科学谷与谷友共同来感受高通量、可持续发展、自动化唱响的3D打印发展主旋律,同时共同来了解在商业世界乐观积极前行氛围之下,基础研究在背后的默默支持作用。

Formnext_ACAMACAM亚琛增材制造中心展台
© ACAM

block 高通量

在高通量3D打印方面,设备端呈现出越来越大、越来越快速的3D打印设备,材料端呈现出高通量快速合金开发解决方案。

Formnext_HP

高通量设备端方面,,惠普推出了其HP Jet Fusion 5420W系统,并聚焦其Metal Jet S100 金属3D打印解决方案如何大幅提升供应链弹性。

除了SLM Solutions的12激光大型3D打印设备NXG XII 600,来自中国的易加三维的EP-M1250采用MPBF金属粉末床熔融3D打印技术,成型室尺寸可达1258*1258*1350mm3 (Z向高度可定制至2000mm),九激光九振镜配置,多激光精准定位加上拼接区精度控制技术,保证了高效生产和打印品质的均一稳定。可打印钛合金、铝合金、高温镍基合金、模具钢、不锈钢、钴铬钼等材料,适用超大尺寸高精度复杂金属结构件的直接制造。

在大尺寸零件方面,来自中国的铂力特的发动机集成件采用BLT-S800打印,该设备成形尺寸达800mm×800mm×600mm,贴合最大尺寸航空航天发动机回转体零件的成形尺寸。长征五号缩比件采用BLT-S515打印,该设备贴合长轴形零件的打印需求,最大成形尺寸可达500mm×500mm×1500mm。

高通量快速合金开发方面,ACAM亚琛增材制造中心的RWTH亚琛工业大学DAP数字增材制造学院推出了快速高通量合金开发 (RAD) 解决方案:使用预合金粉末材料作为起始基础,并通过添加元素粉末有目的地进行改性,以便有效地为优化,这其中还涉及到多种仿真方法,以及实验过程中开发的各种监测手段。

Formnext_CAM_RWTH DAP© ACAM、RWTH DAP

Formnext_CAM_RWTH DAP_2© ACAM、RWTH DAP

Formnext_CAM_RWTH DAP_3© ACAM、RWTH DAP

Formnext_CAM_RWTH DAP_4© ACAM、RWTH DAP

例如在 DAP 和 IEHK 的应用示例中,研究人员通过精确调整碳含量 (C) 来修改预合金钢粉末 (X30Mn22) 的性能。碳对 PBF-LB 工艺中材料的可加工性以及增材制造部件的拉伸强度和断裂伸长率有重大影响。为了研究不同粉末成分的性能,由不同比例的 X30Mn22 粉末和碳粉组成的粉末混合物来进行PBF-LB 工艺(高达 1.2 wt% C)加工;所有组合物的相对密度均大于 99.8%。

在成功通过 PBF-LB 处理粉末混合物后,制造了更多样品用于分析微观结构和机械性能。电子束显微分析表明,碳均匀分布在基体中,因此转变为合金。此外,科学家们将粉末混合物制成的样品的行为与由初始成分的预合金钢粉制成的样品的已知特性进行了比较。用于分析机械性能的拉伸试验证明粉末材料性能的成功适应:拉伸强度以及断裂伸长率根据添加的碳量而变化。

block 可持续发展

几乎每一个参展商的展位上都突出了可持续发展的主题,最为典型的是ACAM亚琛增材制造中心的Fraunhofer ILT和 6K Additive 建立合作,为3D打印创建全面的生命周期评估 (LCA)。合作双方使用由 6K Additive 生产的可持续制造的 Ni718 粉末,用于在激光粉末床熔融3D打印设备上制造工业部件,以更好地了解材料通过增材制造工艺和后处理产生的碳足迹。Fraunhofer ILT和 6K Additive 建立的这项研究的目标是分析事实数据,以帮助业界了解使用 LPBF 打印金属零件的实际环境影响。这项研究的结果将提供工具,让客户能够确定真正的解决方案并帮助组织推动实现碳中和。

当然,可持续发展也成为了全世界的主流话题,包括美国政府推行的AM Forward计划,通过提高美国中小型制造商的竞争力、创造和维持高薪制造业工作岗位以及通过采用增材制造提高供应链弹性来帮助美国家庭降低成本,降低供应链风险是可持续发展的另外一个话题。

block 自动化

自动化方面出现了关于自动去除支撑的行业解决方案,以及自动去除复杂零件残留粉末的解决方案。

而在车间级别的自动化方面,EOS推出了其“黑灯工厂”全自动化增材制造生产线解决方案。

当然,软件成为了自动化实现的推动利器,在这方面,越来越多的人工智能解决方案开始登台入室,在3D打印领域扮演越来越重要的角色。软件是实现自动化的关键推动力,这其中,Dyndrite宣布与激光粉末床熔融供应商建立多项合作伙伴关系,为其新的以最终用户为中心的软件工具。而 Oqton宣布与DigiFabster 建立合作伙伴关系以自动化制造商的整个生产工作流程,Oqton还展示了通过3D Systems 的 3DXpert 的专业知识以提高增材制造软件工作流程的效率和可靠性。Materialise 宣布为其 CO-AM 平台提供七个新的技术合作伙伴,以支持设计和印前自动化、可追溯性、3D打印和后处理。

block 百花齐放的增材制造业态

几乎恢复到了疫情前的2019年展会盛况,2022年Formnext法兰克福展吸引了804家来自全球的增材企业参展商踊跃参与,国际知名品牌包括:3D Systems, additive Industries, AddUp, Arburg, BigRep, Carbon, Desktop Metal, DMG Mori, DyeMansion, EOS, 华曙, Formlabs, GE additive, HP, KEYENCE, Markforged, Materialise, Renishaw, Ricoh, Siemens, Sisma, SLM Solutions, Stratasys, Trumpf, voxeljet, XJet und Zeiss。此外,包括巴斯夫、科思创、赢创、吉凯恩、汉高、Höganäs、林德、三菱化学、尼康、欧瑞康、山特维克、SMS 集团等在内的众多知名国际公司将展示他们在整个生产链中每个阶段的不同解决方案。众多的全球首发新品和创新研发成果百花齐放,包括:增材制造新技术、进阶性增材制造系统、包括木材和陶瓷新材料、软件解决方案、3D打印服务和后处理解决方案。

Formnext_2022

Formnext展会期间AM4U领域的扩张和多元化的主题相组合,涉及从创业和投资,建设和建筑,到分布式制造,展会伙伴国—法国,以及增材制造在教育和职业中的应用。业界精英、行业专家和国际公司的引领者围绕所有与增材制造相关的主题发表精彩演讲。AM4U Area 的最后环节由ACAM亚琛增材制造中心、Formnext 和 VDMA德国机械设备制造业联合会围绕增材制造在陶瓷行业中的应用展开热烈讨论。

Formnext系列展之Formnext+PM South China将12月20-22日于深圳国际会展中心延续Formnext的精彩。

知之既深,行之则远。基于全球范围内精湛的制造业专家智囊网络,3D科学谷为业界提供全球视角的增材与智能制造深度观察。有关增材制造领域的更多分析,请关注3D科学谷发布的白皮书系列。insight


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