熔絲制造的案例
Materials Today：熔絲制造技術3D打印塊體非晶合金
該研究表明，熔絲制造技術是實現塊體非晶3D打印的有效手段，并且有望推動塊體非晶3D打印技術的快速發展。
作者：胡仲略
來源：材料人
耶魯大學Jan Schorers課題組Materials Today:利用熔絲制造技術實現塊體非晶的
該研究表明，熔絲制造技術是實現塊體非晶3D打印的有效手段，并且有望推動塊體非晶3D打印技術的快速發展。
X射線探查不到缺陷，鈦合金Ti-6Al-4V電子束熔絲增材制造技術獲突破性進展
2021年5月11日，南極熊獲悉，近日，西安智熔金屬打印系統有限公司(西安智熔)宣布在鈦合金電子束熔絲增材制造技術方面取得了突破性進展，掌握了實現優良力學性能、尤其是高疲勞性能的打印工藝參數組合，為電子束熔絲金屬增材制造技術在大型航空鈦合金承力結構件的應用打下了堅實的基礎。
2020年底，西安智熔利用其自行研發生產的ZcompleX3型電子束熔絲金屬增材制造系統成形的Ti-6Al-4V合金材料，委托中國科學院沈陽金屬研究所進行了X射線探傷以及不同方向和應力比條件下的高周疲勞極限測試，測試結果顯示，試塊內部無X射線可探查的缺陷，試樣采用HIP處理及兩相區固溶+低溫時效的雙重熱處理工藝后，X和Z兩個方向的拉-拉和拉-壓高周疲勞極限均高于Ti-6Al-4V棒材技術標準要求，且數據一致性極好。
△ZcompleX3 熔絲式電子束金屬打印機
△中國科學院沈陽金屬研究所出具的檢測報告
電子束熔絲增材制造（EBAM）技術
電子束熔絲增材制造（EBAM）是3D打印領域以電子束作為熱源的一項尖端技術，在全球范圍內只有美國西亞基公司（Sciaky）、中國西安智熔等少數公司可提供商用產品。
其技術原理如下：在真空環境中，高能量密度的電子束轟擊金屬表面形成熔池，金屬絲材通過送絲裝置送入熔池并熔化，同時熔池按照預先規劃的路徑運動，金屬材料逐層凝固堆積，形成致密的冶金結合，直至制造出金屬零件或毛坯。
展開 3D打印：從做個模型到制造業的未來
除了固體狀態下的熔絲制造，還有粉末狀態下的選擇性激光燒結（SLS）和液態光定型制造（CLIP）等各種技術
熔絲制造（FFF/FDM）是最常見的3D打印技術，通過融化塑料絲，移動打印頭來構造一層2D圖像，然后一層一層搭成3D形狀。利用這項技術的3D打印機因為占地面積不大，操作方便簡單，已經非常普及。同時由于這項技術發展多年，市場上的各種塑料都有為這一技術做熔絲，所以這一項技術在材料方面有很大的選擇空間。
熔絲制造多彩的熔絲原材料（圖片來源WWW.DELL.COM）
然而，熔絲制造的缺陷在于最后成品并不美觀，表面會留下塑料絲融化過的痕跡，需要通過后期加工磨砂拋光才能讓表面光滑。 同時該技術由于在打印垂直和橫向方向的內部結構和材料密度不一樣，產品的物理各向異性特別明顯，不適合用于打印要承受較大重量的部件。不過由于這項技術的方便快捷以及材料多的特點，已經在生產支具，做產品模型中被較為廣泛的應用。
熔絲制造（圖片來源：視覺中國）
選擇性激光燒結（SLS）的技術原理和直接金屬激光燒結技術非常相似，主要通過用激光融化塑料顆粒來成型。和金屬的激光燒結技術一樣，塑料選擇性激光燒結也需要大型機器和專業人員來操作。同時相比金屬的激光燒結可以達到納米級別的顆粒，塑料并沒有納米級別的顆粒，這也限制了產品最后表面的光滑性和美觀性。
不過這一技術由于不需要額外支撐材料，可以打印出非常復雜的結構。這一技術另一大優點是原材料較為便宜，答應時間較短，有成為大批量生產主力軍的潛力。
選擇性激光燒結部件 （來源：stratasysdirect.com）
液態光定型制造（CLIP）是利用液態的原始材料在光照的驅動下固化成型來制造的。通過投影技術在液態材料與空氣的接觸面上投影需要打印的2D圖像，在固化之后將打印好的圖像向上移動，打印下一層。
展開 
3D打印推動塑料制品業轉型升級 智能化生產或是行業發展新動力
在傳統制造業向著智能制造轉型升級的大背景下，3D打印技術正進入塑料制品行業，為塑料產品的設計研發、生產制造提供了有力的技術支撐。
塑料打印作為3D打印的一個重要板塊，技術研發已日漸成熟。從多年前研發出來的熔絲制造(FFF/FDM)到如今，塑料3D打印已逐步形成多種固態、液態粉末態的打印形式。塑料3D打印除了固體狀態下的熔絲制造，還包括粉末狀態下的選擇性激光燒結(SLS)和液態光定型制造(CLIP)等多種技術。
在組成3D打印的多種技術成分中，熔絲制造是最常見的3D打印技術。該技術主要通過融化塑料絲，移動打印頭來構造一層2D圖像，然后一層一層搭成3D形狀。同時，選擇性激光燒結的技術主要是通過用激光融化塑料顆粒來成型。和金屬的激光燒結技術一樣，塑料選擇性激光燒結也需要大型機器和專業人員來操作。
此外，液態光定型制造是利用液態的原始材料在光照的驅動下固化成型來制造產品的的。通過投影技術在液態材料與空氣的接觸面上投影需要打印的2D圖像，在固化之后將打印好的圖像向上移動，打印下一層。在這幾種技術中，使用熔絲制造技術較為方便快捷、可供選擇的材料也較多，因此該技術已經在生產支具、做產品模型中被廣泛應用。
塑料打印智能化是行業發展新方向
在3D打印技術的有力推動下，塑料制品行業正加速發生轉變。熔絲制造、選擇性激光燒結技術、液態光定型制造等技術的應用，將使塑料產品的生產制造效率大幅提升，量化生產更為快捷和高效。同時，在3D打印等技術的推動下，塑料制品行業將加速向著智能化方向轉型升級。
展開 帝斯曼新型碳纖維長絲，推進增材制造邁向工業化生產
盡管碳纖維的負載比其他碳填充材料低10%，但它可以用于制造功能原型件和工業部件，這些部件的性能接近于通常只有通過注塑成型才能實現的目標，同時與非增強型塑料的簡易快速打印相匹配。Novamid ID 1030 CF10 3D是專為打印結構件而設計的，該結構件明顯強度更高、更硬、抗拉強度高、模量大、尺寸穩定、無翹曲。
10%碳纖維填充長絲用于增材制造，實現了與注塑件性能接近的零件
這些優異的機械性能和光滑的外觀，使其成為很多應用領域的理想材料，比如對耐高溫要求較高的汽車發動機罩下，防護性和支持性運動齒輪;制造工裝夾具;醫療支架和假肢等。這也是一種適合各種縱向市場輕量化應用的最佳材料。
該材料可以在標準的帶有硬化噴嘴的臺式熔絲制造機上進行打印。測試表明，用戶可以以與非增強塑料相同的速度運行打印機，同時獲得相當好的強度和韌性。
“熔絲制造技術正在迅速發展，用于原型設計和工業應用，”帝斯曼增材制造副總裁Hugoda Silva說，“有了像我們的新型碳纖維絲這樣的高性能材料，制造商可以將其用到更多的應用領域，比如功能性原型設計，以及耐久性和結構工業部件，以適應惡劣的環境。”
Novamid ID 1030 CF10已經在幾個開放性熔絲制造平臺上進行了測試，包括German RepRap和新推出的Ultimaker S5。
Novamid ID 1030 CF10有1.75和2.85毫米兩種規格，適用于環保型紙板線軸，便于回收，在帝斯曼AM經銷商處有售，其中包括帝斯曼AM經銷商FormFutura、MCPP和Nexeo 3D Solutions。帝斯曼最近透露，荷蘭公司FormFutura是其最新的AM長絲經銷商。
碳纖維布https://www.hongyantu.com/index.php?r=new%2Fview&id=2874
展開 帝斯曼新型碳纖維長絲，推進增材制造邁向工業化生產
盡管碳纖維的負載比其他碳填充材料低10%，但它可以用于制造功能原型件和工業部件，這些部件的性能接近于通常只有通過注塑成型才能實現的目標，同時與非增強型塑料的簡易快速打印相匹配。Novamid ID 1030 CF10 3D是專為打印結構件而設計的，該結構件明顯強度更高、更硬、抗拉強度高、模量大、尺寸穩定、無翹曲。
10%碳纖維填充長絲用于增材制造，實現了與注塑件性能接近的零件
這些優異的機械性能和光滑的外觀，使其成為很多應用領域的理想材料，比如對耐高溫要求較高的汽車發動機罩下，防護性和支持性運動齒輪;制造工裝夾具;醫療支架和假肢等。這也是一種適合各種縱向市場輕量化應用的最佳材料。
該材料可以在標準的帶有硬化噴嘴的臺式熔絲制造機上進行打印。測試表明，用戶可以以與非增強塑料相同的速度運行打印機，同時獲得相當好的強度和韌性。
“熔絲制造技術正在迅速發展，用于原型設計和工業應用，”帝斯曼增材制造副總裁Hugoda Silva說，“有了像我們的新型碳纖維絲這樣的高性能材料，制造商可以將其用到更多的應用領域，比如功能性原型設計，以及耐久性和結構工業部件，以適應惡劣的環境。”
Novamid ID 1030 CF10已經在幾個開放性熔絲制造平臺上進行了測試，包括German RepRap和新推出的Ultimaker S5。
Novamid ID 1030 CF10有1.75和2.85毫米兩種規格，適用于環保型紙板線軸，便于回收，在帝斯曼AM經銷商處有售，其中包括帝斯曼AM經銷商FormFutura、MCPP和Nexeo 3D Solutions。帝斯曼最近透露，荷蘭公司FormFutura是其最新的AM長絲經銷商。
展開 一種用于3D打印的碳纖維填充級別PA6/66長絲
帝斯曼增材制造副總裁Hugo da Silva說：“熔絲制造技術（FFF）正在快速增長，以滿足原型和工業化的應用需求。采用高性能的材料，比如我們新的碳纖維長絲，制造商們可以將該技術應用到更多的領域，比如功能原型，以及適用于惡劣環境的耐用和結構工業部件。”
碳纖維的填充量實際上只有10%，這一比重比大多數碳纖維填充材料更低，但為打印結構部件而設計的Novamid ID1030 CF10 3D卻使打印出的部件明顯更強、更硬、拉伸強度和模量更高，且尺寸更穩定、無翹曲變形。這些力學性能和光滑的外觀，使其適用于要求在高溫下保持優越性能的非常廣泛的應用，如汽車引擎罩下、保護性和支撐性運動器材、工裝夾具、醫療支架和假體。它也是適合各種市場實現輕量化應用的材料。
這種材料能夠在帶有硬噴嘴的標準臺式熔絲制造（FFF）機器上打印。試驗表明，用戶能夠采用與打印非增強塑料一樣的速度運行他們的打印機，并能獲得相當好的強度和韌性。
Novamid ID 1030 CF10已在多個開放的FFF平臺上得到了測試，包括GermanRepRap和新的Ultimaker S5平臺。
展開 DSM規模化增材制造技術更進一步 碳纖維長絲性能優異
帝斯曼增材制造業務副總裁Hugo da Silva表示：“無論是原型件生產，還是工業化制造，3D打印熔絲制造技術（FFF，fused filament fabrication）的發展都十分迅猛。采用我們新近開發的碳纖維長絲材料，生產商可以將該技術應用于功能性原型件、惡劣工況條件下的耐用結構件等更多的應用領域。”
Novamid? ID1030 CF10 的碳纖維含量僅為10%，遠低于常規的碳纖維增強復合材料，采用該材料生產的3D打印結構件，拉伸強度、拉伸模量和韌性卻得到了顯著提高，同時尺寸穩定、無翹曲。
優異的力學性能和光滑的表面特性使其能夠在更廣闊的領域得到應用，特別是那些在升溫條件下需要保持性能穩定的部件，如汽車引擎蓋、保護/支撐運動齒輪；工裝夾具；醫用支架和修復件等。在眾多的垂直市場，該材料也可以作為輕量化應用的一種重要材料。
該材料可用于配備了硬化噴嘴的標準3D打印機。測試表明，該材料的打印速度與無增強的塑料絲材相同，但強度和韌性卻更加優異。
Novamid? ID 1030 CF10已經在包括GermanRepRap和新款Ultimaker S5在內的多個FFF打印平臺上進行了生產測試。
Novamid ID1030 CF10碳纖維長絲有1.75mm和2.85mm兩個規格，為了便于回收還采用了環境友好的卷筒線軸。該產品的分銷商包括FormFutura，MCPP 和 Nexeo3DSolutions。
展開 DSM規模化增材制造技術更進一步 碳纖維長絲性能優異
帝斯曼增材制造業務副總裁Hugo da Silva表示：“無論是原型件生產，還是工業化制造，3D打印熔絲制造技術（FFF，fused filament fabrication）的發展都十分迅猛。采用我們新近開發的碳纖維長絲材料，生產商可以將該技術應用于功能性原型件、惡劣工況條件下的耐用結構件等更多的應用領域。”
Novamid? ID1030 CF10 的碳纖維含量僅為10%，遠低于常規的碳纖維增強復合材料，采用該材料生產的3D打印結構件，拉伸強度、拉伸模量和韌性卻得到了顯著提高，同時尺寸穩定、無翹曲。
優異的力學性能和光滑的表面特性使其能夠在更廣闊的領域得到應用，特別是那些在升溫條件下需要保持性能穩定的部件，如汽車引擎蓋、保護/支撐運動齒輪；工裝夾具；醫用支架和修復件等。在眾多的垂直市場，該材料也可以作為輕量化應用的一種重要材料。
該材料可用于配備了硬化噴嘴的標準3D打印機。測試表明，該材料的打印速度與無增強的塑料絲材相同，但強度和韌性卻更加優異。
Novamid? ID 1030 CF10已經在包括GermanRepRap和新款Ultimaker S5在內的多個FFF打印平臺上進行了生產測試。
Novamid ID1030 CF10碳纖維長絲有1.75mm和2.85mm兩個規格，為了便于回收還采用了環境友好的卷筒線軸。該產品的分銷商包括FormFutura，MCPP 和 Nexeo3DSolutions。
碳纖維布https://www.hongyantu.com/index.php?r=new%2Fview&id=2870
展開 科思創將展出具有強大功能的3D打印減震器
近日，世界上最大的聚合物減震器公司之一科思創（Covestro）宣布將在10月16日至20日在弗里德里希沙芬舉行的法庫馬2018貿易博覽會上展示一種使用3D打印技術制造的復合減震器。
多年來，科思創致力于開發定制的聚合物材料，用于3D印刷所有的常見工藝制造，具有不同性能的長絲、粉末和液體原料，適合于許多工業和應用。從單個原型的創造到各種功能的集成和大規模生產的復雜部分將在福島2018貿易博覽會上展出。
減震器是由三個不同的產品和三個不同的制造過程的幫助下產生的。其外彈簧40x7cm部分由粉末熱塑性聚氨酯（TPU）制成，采用選擇性激光燒結逐層成形，以其彈性和高耐磨性著稱。減震器內部有一個可調的螺絲，由科思創堅固的聚碳酸酯材料制成，采用熔絲制造（FFF）工藝，非常堅固。內部的空氣室由液體聚氨酯樹脂制成。
科思創3D印刷市場經理盧卡斯布魯斯說：“這種復雜的結構在傳統的生產工藝下是不可能的。”他補充說，“另一個新的發展是不同的材料和各種定制的特性的結合。這使我們能夠顯著地擴大添加劑生產的可能性及其應用領域。本公司用于添加劑制造的其他產品具有優良的耐熱性、耐磨性或柔韌性。”
現階段在全球范圍對個人機動性車輛的需求仍在增長。同時，購車者對其汽車的功能性和設計的要求將越來越高。這兩個趨勢使得有必要從根本上重新考慮迄今在汽車制造中使用的材料。為了滿足這些要求，科思創高科技材料閃亮登場：在性能、安全性、舒適性和外觀等方面，這些材料為許多汽車部件開辟新的可能性。
自汽車制造的早期階段以來，玻璃和金屬就一直是汽車外部結構的主要材料。但是目前科思創通過創新性新技術為這些常規使用的材料推出了智能替代材料。
展開 
MIT團隊的FDM 3D打印機將速度提高10倍
2018年12月10日，南極熊從外媒獲悉，麻省理工學院（MIT）的Jamison Go和John Hart教授開發了一款新的3D打印打印機，其最大的特點是可以實現他們所謂的Fast FFF（快速熔絲制造），速度可以是當前FDM 3D打印機的10倍。
桌面3D打印機非常適合按需創建高質量和復雜的零件，但它們最大的弱點始終是速度慢。它們一次只能打印一個對象，一次只打印一個薄層。 限制FDM / FFF 3D打印機速度的主要因素有四個：當線材被推入噴嘴時施加到線材上的力量；熱量傳遞到線材的速度有多快；打印頭在構建區域周圍移動的速度；以及材料在擠出后固化的速率，因為它需要支撐下一層。
他們像大多數其他開發商一樣，通過向打印完成的模型吹空氣來解決固化問題。剩下的障礙需要更多的創造力。當推動線材時，通常通過在驅動齒輪和惰輪之間運行來完成;在驅動齒輪上施加張力，當驅動齒輪轉動時，齒輪咬入線材并將其向下推動。如果線材上的張力太大，驅動齒輪會進入線材并在塑料堆積之前最終失去抓地力，而張力太小又會導致擠出時的滑動和間隙。
Go和Hart決定將線材穿過一個帶螺紋的螺母，并用螺紋螺母來驅動耗材;當螺母通過電動機（通過皮帶）轉動時，線材下降。當螺母轉動時，防扭輥可防止細絲扭曲。這種擠壓方法不僅比典型的驅動齒輪裝置更快，而且更精確。
用激光解決了加熱線材的速度問題，足以使線材完全熔化。 石英腔內襯有反射器，當線材穿過腔室時，激光在內部反彈并在線材通過傳統加熱塊之前預熱線材。
最后，Go和Hart設計了一種伺服驅動的平行龍門系統，可以快速準確地移動打印頭，幾乎沒有間隙，大多數臺式3D打印機在打印速度過快時會出現抖動或波動。
展開 3D打印可以重塑假肢行業嗎？
設計完成后，ProsFit通過3D打印技術來制造接受腔。
腿部假肢的主要元件分為兩部分：針對每個殘肢定制接受腔以及其他部件 - 例如腳，膝蓋和連接元件 ，這些元件為采用標準化的傳統工藝生產的產品。
傳統制造工藝，安裝假肢可能需要數周時間。在此期間，大多數患者被迫使用拐杖或被限制在輪椅上，限制了他們的活動能力，且制造過程也是昂貴且耗時的。
在與HP合作之前，ProsFit使用熔絲制造3D打印技術商業化了醫學監管的ProsFit Original接受腔。然而，該公司遇到了一些挑戰，其中最大的挑戰是產出的一致性。ProsFit估算每10個接受腔中有兩個不能通過ProsFit嚴格的質量保證流程。
現在，ProsFit Optimal 接受腔采用HP Jet Fusion 3D打印解決方案，并采用尼龍PA 12材料制造，每種產品都作為受監管的定制醫療設備出售。在商業化之前，該產品在歐盟（EU）進行了重要的監管測試，2019年其他市場正在進行監管程序中的測試，包括美國。
通過數字化設計，裝配和制造假肢接受腔的過程，ProsFit將制造和交付接受腔所需的時間從數周減少到數天，步驟少得多，這有助于降低成本并提高患者的舒適感。
采用HP的Multi Jet Fusion技術，技術人員可以在3D打印機上選擇零件方向，從而提供質量、強度、靈活性和經濟性的優化組合。
對于診所和醫療中心，3D科學谷了解到ProsFit的數字解決方案在生產力方面也帶來了顯著的好處。可以讓診所接待患者的數量達到原來的五倍。ProsFit現在為英國，比利時，法國，德國和荷蘭等地的客戶提供服務。他們還支持亞洲和澳大利亞的診所，并與康復醫生合作，支持中東戰區的截肢者。
展開 區塊鏈技術推動分布式3D打印制造模式
作為試點站點，Fabru 通過 Beelink 區塊鏈盒子將區塊鏈系統與 Plastjet 3C-855 熔絲制造 (FFF) 3D 打印機集成鏈接在一起，已成功使用該解決方案將可打印文件發送到機器并控制這些零件的打印數量。
使用區塊鏈進行 3D 打印的好處
實施這樣的系統可能對工業制造商和消費者都有好處。在工業方面，受區塊鏈保護的 3D 打印文件可確保創建者和制造商之間的信任。設計師、品牌或 OEM 知道他們的 IP 將受到保護，對制造商可以放心，它會收到真實、純正的文件進行打印。“這變成了信任代幣，而不是出售代幣的人，”Schweifer說。
擁有這樣的系統以及 3D 打印能力有助于加強本地制造；制造商可以選擇在客戶附近進行本地生產，而不是冒險將知識產權發送到海外，用昂貴的工具制造零件或產品。如果存在值得信賴的、受保護的 3D 打印文件，備件就更容易獲得，因為它們不需要在異地制造、運輸和存儲，而是可以根據需要在本地生產。本地化制造也帶來了可持續發展的好處；按需生產可減少運輸和相關的 CO2排放，而按需生產可避免產生浪費。區塊鏈支持的更多本地制造也可能有助于保護本地生產工作，擴大就業。
（順便說一句，對區塊鏈的可持續性反對主要與比特幣加密貨幣的挖礦有關，這是一種依賴 工 作 證 明共識機制的區塊鏈技術，需要消耗大量能源。區塊鏈支持的其他活動使用不同的機制例如權益 證明和權威證明，它們消耗的能量要少得多。）
但在個人用戶方面，該解決方案有可能擴大 3D 打印的民間普及，因為它可以讓家庭和獨立的 3D 打印用戶獲得授權訪問經過驗證的設計。盡管文件是有代價的，但它們的可用性可能有助于減輕設計的進入障礙；3D 打印操作員無需成為增材制造設計或設計專家即可成功制造商品和零件。希望打印受版權保護的制造商可以通過這樣的系統合法地購買這些設計。
展開 獨家專訪：第二代桌面金屬3D打印有何不同？
△巴斯夫3D打印解決方案亞太區業務管理和運營總監陳立博士（右）與Raise3D 技術總監麥味先生（左）在TCT Asia 2021上聯合宣布Raise3D 采用巴斯夫Forward AM 的Ultrafuse? 金屬線材，推出金屬熔絲制造3D打印解決方案
隨后，陳博士進一步為我們分享了巴斯夫Ultrafuse? 316L的脫脂燒結工藝：“這樣的脫脂環節有很多優點，這種脫脂方式在我們現在的消費電子行業里是非常常用的一個脫脂方式。比如我們手機里SIM卡的卡槽，都是用這種工藝實現的，而中國目前手機產業鏈非常發達，我們MIM的產能占據全球的85%，行業的集聚性和契合度性相當高。同時由于這兩年的手機產能過剩，MIM工廠開工率不足60%，大量的MIM產能被閑置，我們希望通過這次的發布能幫助國內有效盤活已有資源，實現新的應用突破。
“這是一個材料方、設備方以及使用方的很好的共同合作，因為3D打印需要各方面之間的整合才能最終實現一個最好的應用。它也算是一個示范，這種模式如果是成功的，我們可以分享給行業，讓大家可以借鑒和參考，這樣無形之中也對這個行業起到了促進的作用，讓生產更加規模化，往產業化的方式切換。”
據南極熊了解，本次2021 TCT展會上，Raise3D除了發布了MetalFuse桌面金屬機之外，還發布了新產品Pro3系列，E2 CF和RMF500等4款3D打印新產品，關注南極熊，我們將持續為您報道Raise3D此次TCT上的新產品介紹。
【2000張高清照片】5月26日-28日TCT 3D打印大會，技術、設備、材料、軟件、應用全面報道，請進入微信小程序2021TCT 3D打印大會現場報道·南極熊
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