蒂姆·卡弗里:关于金属跟3D打印的融合之道
腾讯科技讯 5月30日消息,首届世界3D打印技术产业产业大会将于5月29-31日在北京中国大饭店隆重举行。在会上,Wohlers Associates INc顾问蒂姆·卡弗里发表演讲,蒂姆·卡弗里表示,2012年公司共安装了130多套金属增材生产制造系统,同样,在这种金属粉末的融合也是最为受欢迎的工艺。
蒂姆·卡弗里称,对于此种增材制造的金属的市场,包括在牙科、医疗、珠宝行业还有消费者行业非常受欢迎。同时,这个市场面临的挑战就是生产可靠性、速度和工艺控制。
Wohlers Associates INc顾问蒂姆·卡弗里
以下为Wohlers Associates INc顾问蒂姆·卡弗里演讲实录:
蒂姆·卡弗里:各位上午好,非常感谢今天邀请我来参加这个会议,我谈的不是关于文化创意产业,而是关于金属跟3D打印的关系。我叫蒂姆·卡弗里,来自Wohlers Associates Inc,我们是一家美国小公司,主要做咨询,我们在洛矶山有一个办公室,另外我们在南非也有一个办公室。
我们在做增材制造的时候,在媒体上经常会用3D打印,所以你听到3D打印和增材制造实际上都是一回事,另外,我在这个报告里所用的很多材料都是借用别人的,所以希望大家不要照相,因为我没有获得他们的允许让别人复制这些材料。
说到金属的增材制造机器的销售,我们在过去几十年里面一直在增长,这个图上列出了从2000年到2012年金属设备的销售情况。另外,在2012年,金属的AM也就是增材制造的原料销售达到的249亿。金属的增材制造运用一些热的原理,一般来说会用激光,很多的系统都要用激光,应该说90%以上都是使用这样的一些技术,另外我们也用粉末床熔化这样的技术,特别是像德国的EOS技术,另外Arcam公司他们也有相应的电子花束熔化的技术,EOS把他们的系统叫做EOSINT,这个EOS和Arcam使用的技术是非常相似的。另外还有其他的公司,像北京的龙源、武汉滨湖,另外SLM也是一种常用的技术,同时我们还有一种叫概念激光,是600×500×400毫米。另外一个是叫做直接能源乘积,将一些材料进行熔化,然后在燃料床上不同的地点会有不同的材料。一些公司他们做的这个工艺用的是电子花束和线的技术,有些技术实际上已经存在了很多年,但是,他们在过去的应用并不广泛,因为他们在很多细节的处理上还有欠缺。
另外一种系统叫做粘合喷涂这样的方法,比如说在美国,将钢末进行打印,这样的话,就可以在打印的时候提前熔化,熔化以后进行固化,这样的话就可以生产出光滑的产品。
另外一种方法叫做分层的方法,在美国这也是一种经常使用的技术。它是用超音速的一些技术然后进行分层,它的使用能源不是热力,而是使用它自身的一个能源技术,这样的话,就可以让它使用激光的技术直接的代替热源进行打印。这种大机器也有全面的CNC的能力,所以这个机器是把增加和削减两种技术结合起来,在讲到这种混合的系统,我们可以看到有一家日本的公司,他们引进了LUMEX机器,这是18个月之前做的,他们把粉末和压榨的来进行结合,他把这种溶解的材料做很深的渠道。
对于这种增材制造的金属有哪些市场呢?第一个就是医疗市场,比如说做骨骼的修复,以前是用钛金来做的,有大量的材料都会浪费,还要进行二级处理,来做多孔比较粗糙的表面。但是使用了这样的处理,可以使骨骼内部增长并加强内部的附着力,这是为什么自从07年开始欧洲的监管机构批准这个工艺的时候,2011年在美国监管机构批准这个工艺之后,大部分的部件都是使用了这种方法,实际上有八万个这样的工具就是这么来做的,其中有三万个已经植入到病人当中,其他的还在欧洲的研究机构使用。同样的,还有使用的钛合金来做的,因为有些是之前的植入方法,因为这个合金太重,不适合,但是在2011年第一例置换下颚骨骼的手术在欧洲进行,手术取得了非常好的成功。
在牙医方面也是有适用,比如说我们看一下下面这张图,可以使用陶瓷,做的是金属的涂层,其实我们在这个里面已经做了多年的工作了。这是对珠宝产品做的应用,专门做珍贵的珠宝行业的制造。除此之外,之前的发言人也讲到了利用金属原料来进行生产的,比如说绿色的地方就是通过首先进行这种结合,然后再用铜来注入。我们讲一讲在这个行业当中面临的挑战,从原型到生产,我们这种体系必须要有很好的可靠性、很好的重复性和很好的质量,这些制造商正在改进这样的过程,我们需要有闭合式的控制,同时还有内置的工艺控制和监控。其他的挑战包括这个机器的成本是非常高的,还有这个构造的量,还有这个构造的速度。因为现在速度还是比传统的金属工艺要慢很多。
最后,我们不仅仅是要对于这种金属粉的融合,所以我们必须要在一种构建的平台当中把它很好的组建起来。当这个建构组建起来之后,这些支柱支架必须要移除。对于金属行业来说,是一个很大的需要克服的挑战。
另外一个问题,就是要用复杂的内部结构来做很复杂的部件,比如说热交换器,它是使用的金属粉末融合来做的热交换器。还有监控技术,因为在监管非常严格的行业,他们需要有自己的监控技术,比如说用X光等等方式来核证建构的质量,但是对于这种复杂的增材制造要进行监控是非常复杂的。
另外一个挑战,特别是对于牙科和珠宝行业,很多的金属部件都是使用这种机器来做外部,优势在于速度很快,每一层消耗量是很小的,我们不知道哪一种将会胜出。但是我们知道,最后IC的模式肯定会被证明是一种更为优越的技术。
结论,回顾一下刚才讲到的,2012年我们一共安装了130多套金属增材生产制造系统,同样,在这种金属粉末的融合也是最为受欢迎的工艺,同时,这个市场包括在牙科、医疗还有消费者行业非常受欢迎,同时挑战就是生产可靠性、速度和工艺控制等等。
最后,感谢大家的聆听!
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