2023年北美增材制造行业最关心的10件事儿

作为新能源汽车的核心部件，动力电池占整车制造成本的30%~40%，而电池模组、电池托盘加工是整车制造的关键部分，同时又是车辆行驶安全的重要保障。由于激光焊接速度快、时间短，这就让过程监测系统显得尤为重要。当前，各种电池技术竞赛进入到了白热化阶段，让车企对动力电池焊接工艺倾注了更多的精力投入，力求在工艺和效率上实现“双提升”。电池模组和电池托盘焊接也向高质量和智能化的方向发展。

 

 

10.Seurat：速度是增材制造与机械加工、铸造和锻造竞争的法宝
这家波士顿地区的增材制造工厂旨在以优于传统工艺的单位成本，来实现大批量金属零件生产。为了实现这一目标，Seurat公司正在使用内部开发的高产能激光粉末床熔融设备。

 

Seurat以及其他几家公司是可以被称为 "增材制造工厂 "或 "数字铸造厂 "的例子，换句话说，它是一家专注于通过专有打印工艺大规模生产零部件的增材制造企业

 

如果金属快速成型制造的速度足够快、成本足够低，它就能开始为最需要大批量、低成本金属部件的行业提供服务。速度越快，每个零件的成本就越低，而且是显著降低。根据公司的技术发展路线图，预计到 2025 年，公司的系统将在零件生产成本方面与机加工系统正面竞争；到2027年，与铸造系统正面竞争；到2030年，与锻造系统正面竞争。也就是说，Seurat将能够以更低的零件成本和更快的交货期从这些现有工艺中抢占生产工作。

 

主要启示：Seurat代表的是一种新型增材制造公司，可称之为“增材制造工厂”。在这种商业模式中，技术供应商同时也是零部件生产商，为原始设备制造商提供了一种不同的途径，使其无需在内部拥有和运营技术，即可进入增材制造领域。

 

 

9.DMG MORI：后处理时间缩短80%
增材制造技术供应商DMG MORI与激光粉末床熔融（LPBF）设备的用户合作，对构建板进行了简单而重要的改动，以简化小型3D打印部件的生产。构建板内的独立可夹紧单元可以方便地转移到数控车床上。

 

除其他功能外，该卡盘系统还能实现机器人自动化。操作数控机床的机器人可以一次装载一个增材制造部件

 

DMG MORI称，在对16个脊柱植入物进行快速成型时，Puck系统实现了3D打印和机械加工之间的工艺集成，将总的后处理时间减少了80%，从电火花加工和精加工的6个多小时减少到使用Puck系统进行机械加工的1小时20分钟。

 

主要启示：在许多方面，3D打印步骤不再是增材制造中最具挑战性的部分；随着用户进入生产阶段，重点正转向提高后处理的效率。

 

 

8.Velo3D创始人谈3D打印金属零件的三大挑战
在这篇由Velo3D创始人兼首席执行官Benny Buller撰写的文章中，概述了金属增材制造需要面对的三大挑战：成本、资质和开发难度。Buller以航空航天、汽车、石油天然气和太空领域的实际案例，逐一阐述了这些挑战。

 

通过金属增材制造技术制作的叶轮成品

 

主要启示：增材制造可能正在走向成熟，但在实现更广泛的应用之前，仍有需要克服许多障碍。方法之一是什么？推动增材制造沿着CNC加工的轨迹发展。

 

 

7.柯林斯航空航天公司为何将增材制造引入内部生产
柯林斯航空航天公司位于北卡罗来纳州的新增材制造中心，反映了该公司不断增长的增材制造和生产专长。之所以决定建立该中心以及未来类似的其他中心），是因为需要保护专有设计和工艺细节。

 

图右的零件为铝制支架的原始设计。图左的零件为通过增材制造实现减重的重组设计。这样的零件可能不涉及设计机密，但3D打印的工艺选择可能代表着宝贵的知识产权

 

主要启示：增材制造知识产权不仅限于零件设计；激光路径策略、支撑和定向等因素也是企业可能需要保护的宝贵资产。

 

 

6.电镀3D打印塑料零件的可能性
服务提供商RePliForm开发出一种利基专业技术：聚合物3D打印部件电镀。这家总部位于马里兰州的公司在这些塑料零件上镀铜和镍，以增加导电性、屏蔽性能和结构强度等功能。

 

这些经过拓扑优化的横梁是 "功能电镀 "的一个例子；在横梁上添加的镍层使其强度明显高于后面的原始打印件。这些部件由nTop设计，使用Formlabs SLA打印机进行3D打印，由RePliForm进行电镀，并在宾夕法尼亚州立大学进行了测试

 

3D打印聚合物使复杂性变得容易实现，但在某些应用中，仅有聚合物是不够的，打印金属因时间或预算原因也无法实现。在这种情况下，电镀可能是一种选择，使用一系列化学槽将金属层（通常是镍或铜）镀到零件的外表面，以增强其外观或性能。但对于RePliForm来说，电镀的作用远不止于此。多年来，这家巴尔的摩地区的公司一直专注于塑料零件的电镀，特别是通过3D打印技术生产的塑料零件。电镀的原因各不相同，但该公司的工作主要集中在增加功能上。

 

主要启示：纯聚合物和纯金属3D打印部件之间存在差距。电镀是一种具有成本效益的方法，既能利用聚合物打印的速度和设计能力，又能实现金属的许多特性。

 

 

5.Norsk Titanium如何在纽约州扩大增材制造生产和就业规模
作为“增材制造工厂”的另一个例子，Norsk Titanium公司正在扩大其快速等离子体沉积（RPD）工艺的生产规模，这是一种线供定向能沉积（DED）方法，能够生产出具有锻造特性的Ti6Al4V 零件。在扩大技术规模，为航空航天和半导体等行业提供高质量零件的同时，公司还在扩大员工规模。

 

使用Norsk Titanium的快速等离子沉积技术制造的部件具有与锻造相媲美的性能，无需热处理即可进行机加工

 

主要启示：Norsk Titanium公司的增长部分是由于对低成本钛零件的需求，而不需要对锻造进行模具投资。即使是这种基本上无人看管的工艺，其规模的扩大也需要人员的同步增长。

 

 

4.用于大型传动部件的3D打印切割工具
在当期的《酷炫零件秀》的奖励节目重点介绍了用于制造公共汽车变速箱外壳的3D打印镗刀。该工具采用生成设计，经过优化后重量更轻，取代了对数控加工中心提出挑战的重得多的镗刀。这个工具的灵感，实际上来自于上一集节目中的另一个工具。

 

 

主要启示：轻量化等优化工作对加工效率和设备寿命都有影响；在这种情况下，加工中心能够更快地执行镗孔操作，减少停机维护时间。

 

 

3.AM 101：什么是热静压成型
热等静压（HIP）长期以来一直被用于金属铸件，但现在已被用作弥合金属3D打印部件气孔的重要方法。文章对该工艺和选择HIP的原因进行了入门级解释。

 

 

热等静压（HIP或HIPing）是一种通过施加热量和压力固结材料并封闭部件内部孔隙的工艺。它适用于多种不同的材料，包括金属和陶瓷。与用于对金属零件进行一般热处理的熔炉一样，HIP熔炉可以消除铸造、烧结和加成制造零件中的热应力。不过，HIP还能提高零件的密度、延展性、抗疲劳性和其他材料性能。HIP工艺还包括淬火和其他后处理步骤。

 

主要启示：HIP是一种广为人知的工艺，目前正被应用于金属增材制造部件，为其微观结构带来各种益处。

 

 

2.增材制造也是减材制造：数控加工如何与增材制造相结合
对于Keselowski Advanced Manufacturing公司来说，要成功地将激光粉末床熔融技术作为一种生产工艺，就意味着要开发一个能适应金属3D打印的加工车间，并按照金属3D打印的节奏进行加工。除其他外，这意味着加工中心可能会闲置，直到需要完成金属增材部件时才会启用。

 

这里看到的零件类似于航天工业涡轮机械部件，这些部件在LPBF期间会获得额外的库存和功能，因为这样可以更有效地进行加工

 

主要启示：精加工可占金属3D打印零件相关工作的60%，围绕这一流程开发的工作流程与增材步骤一样有价值。

 

 

1.VulcanForms公司正在打造大规模生产的新模式
本年度浏览量排名第一的新闻是另一家“增材制造工厂”式公司。VulcanForms公司是麻省理工学院的衍生公司，利用专有的激光粉末床熔融设备大规模生产金属3D打印部件。但这家初创公司并不仅仅是一家增材制造厂，它还考虑了多种生产途径包括机械加工，力求为客户创造价值。

 

VulcanForms位于马萨诸塞州德文斯的工厂既是组装其高通量激光粉末床熔融3D打印机的工厂，也是使用这些机器的合同制造厂。该工厂已投入使用20多台专有打印机

 

当增材制造被嵌入到产品开发中时，它将成为主流。更多的增材制造产品即将问世。增材制造将成为这些新产品的必要生产模式，而不是其他制造方法的高性价比替代解决方案。想想热交换器、电动汽车电机部件、具有先进冷却功能的火箭发动机。

 

主要启示：数字化制造包括但也超越了增材制造。尽管VulcanForms公司的零件生产方法各不相同，但增材制造和减材制造在数字化方面是统一的。

 

综合点评：当前，全球增材制造市场主要划分为北美、欧洲和亚洲三大市场，其中，北美地区又主要以美国市场为主。作为增材制造技术最早出现的国家，美国也是产业链最完整的国家，在各细分行业内都发展较为充分。

 

从AMM公布的年度网站10大热点新闻不难看出，北美地区的企业用户和供应商，已经将关注点和未来发展方向放在了大规模生产上，不同的“增材制造工厂”将会继续出现，同时也重视与现有CNC技术相结合，优化生产的同时让企业达到最大化收益。如果您对文中的内容感兴趣，请前往Additive Manufacturing Media网站。