100,000个零件！Desktop Metal公司实现大批量3D打印金属零件

Desktop Metal的Studio系统旨在使金属部件的生产具有十分友好的体验。图片来源：Desktop Metal

不难理解为什么世界上一些较大的公司最近在金属3D打印方面投入了大量资金。然而，金属3D打印的成本、复杂性和时间使得该技术在数万亿美元制造业中仍然是微乎其微。

Desktop Metal正在努力改变这一点。今年晚些时候，该公司将开始发售其生产系统的早期版本，这是一台3D打印机，它能够以低成本和高速度在短时间内生产多达100,000个金属零件，与传统制造方法相比十分具有竞争力。该公司的第一款产品Studio System提高了3D打印原型和小批量金属零件的安全性，其速度快且价格低。

“金属制造是整体制造业的最大驱动因素之一，制造业推动了全世界的发展，”Desktop Metal联合创始人A. John Hart说，他是麻省理工学院机械工程系副教授，制造与生产力实验室主任。 “3D打印在功能和重塑产品生命周期方面是一项了不起的技术，但我们仍处于早期阶段，需要创新的流程才能打开闸门。”

为了实现这一目标，团队包括四名现任麻省理工学院教授和斯隆管理学院的校友在内，他们监督和领导了一项非凡的创新，使得该公司提交了（含正在申请）200多项专利。

这项创新解释了为什么Desktop Metal自2015年成立以来一直享有前所未有的发展轨迹。波士顿商业杂志报道称，去年夏天，它成为美国历史上发展最快的公司，估值达到数十亿美元，在风险投资中筹集2.77亿美元。

对于这样一家年轻的创业公司来说，拥有数百年历史的制造业似乎是一个强大的目标。谷歌，福特，宝马和通用电气等企业巨头的投资已经为Desktop Metal公司提供了资金支持，该公司可能会破坏该行业，这在3D打印行业中是从未见过的规模。

一个绝佳的机会

2012年，Ric Fulop MBA '06成为North Bridge Venture Partners的普通合伙人，他看到了一个商业机会，因为目前3D打印金属的流程对于大规模生产来说太慢了，而且对于原型设计来说十分昂贵。在他决定应该自己创办公司之前，他花了三年的时间寻找合适的公司来解决这些问题。

认识到他所面临的巨大技术挑战，Fulop决定召集一群人，他们在职业生涯中促进了与3D打印相关领域的发展，包括材料科学，机器设计，自动化和软件。

创办公司时一共六个人，包括哈特、京瓷材料科学与工程教授蒋明明、材料科学与工程教授Christopher Schuh以及机械工程教授Ely Sachs，Ely Sachs是三维印刷的先驱，他发明了广泛使用的粘合剂喷射印刷方法。其他联合创始人是计算机辅助设计软件老手Rick Chin和Jonah Myerberg，他曾和Fulop在同一家公司工作过，目前担任Desktop Metal的首席技术官。

“我们聚在一起说，'让我们开始发明'，这是一次了不起的经历，”哈特回忆道。 “Desktop Metal公司离不开我们——这是一个由机遇和愿景创建的团队，需要在市场需求的背景下快速发明和创新。”

该团队的突破之一是称为束缚金属沉积的印刷技术，其通过挤出与粘合剂混合的金属粉末进行打印，其方式类似于塑料3-D印刷中常见的逐层工艺。然后将这些部件置于脱粘剂中，其中专有流体在熔炉中烧结和致密之前溶解粘合剂。

结合金属沉积，金属注射成型（MIM）工艺自20世纪80年代以来已广泛用于制造，包括不锈钢，铜和钛。

“我们将金属3D打印变成办公室友好型，可放在任何地方，”Fulop说。 “你只需将其插入即可制作金属零件。”

Studio System使得3D打印实用于办公室原型设计和小批量生产。但为了使Desktop Metal能够应对全球制造市场，该公司需要进一步重塑印刷工艺。

该公司的生产系统利用另一种专有技术，称为单程喷射，这是一种复杂但外观平滑的工艺过程，其任一侧带有粉末撒布单元的打印头在构建区域上来回滑动。每次通过时，打印机都会在将粘合剂喷射到粉末上之前沉积精确的金属粉末层。每层粉末都像人的头发一样薄。

据该公司介绍，该系统是世界上最快的金属3D打印机，比最接近的粘合剂喷射系统快400％，比现在的激光打印机快100倍。

“到目前为止，无法进入市场的很大一部分原因是印刷的成本和速度，”哈特说。 “如果你曾看过正在印刷的3D金属部件......一些植物生长得更快。”

光明的前景

Fulop初步估计，随着公司的不断扩大，2019年将生产二十多个生产系统。随着订单的推出，许多Desktop Metal的客户都希望购买多个系统，以高于100,000个零件的数量进行打印。

不过，目前尚不清楚在不久的将来会有多少3D打印会破坏主流金属加工。传统的制造工艺，如铸造，确实有利于以大批量生产相对简单的零件。

“当人们说三维打印在几十年内将占制造业的20％或40％时，我认为，'可能不会'，'现在说还为时过早'，”哈特说道。 “也就是说，现在还很早，我相信增材制造业在未来五到十年左右会增长10到100倍。”

使用当前机器和材料的销售量来衡量金属3D打印的影响可能低估了其真实的价值。 3D打印的独特功能应该为工程师和设计师提供新颖的选择，以便制造更高效的飞机发动机和更轻的汽车结构等部件。

“3-D打印可以让您将复杂变为简单，”Hart解释道。 “考虑有多少产品需要多个零件的并行工程和最终组装，以及制造的设计约束如何塑造我们开发产品的方式。3-D打印可让您将组件整合为单个零件，并通过设计以获得最佳性能。三维打印的成本以及操作的速度和灵活性是急需解决的问题。当你思考这些方面时，你会看到真正的突破。”

原文来自techxplore，原文题目为Startup uses 3-D printing to reinvent the production of metal parts，由材料科技在线汇总整理。