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近幾年，桌面金屬3D列印技術的發展有些奇怪，兇猛的時候如驚濤駭浪，被圈内圈外的人廣泛關注；但大多數時候，卻又如一顆小石子扔進了湖水，隻是濺起一點水花。時至今日，基于該技術的創業公司仍非常少，預想中的爆發似乎并未到來。
基于桌面的金屬3D列印技術，最為知名的公司當屬Desktop Metal，其推出的DM STUDIO系統第一批産品就賣給了谷歌，後續還應用到教育、消費品、汽車、能源以及重工業等行業。然而對于這些公司采用桌面金屬3D列印技術開發了哪些應用，與SLM技術對比有哪些優勢和不足，一直以來鮮有報道，本期3D列印技術參考對這些問題進行揭示。
Desktop Metal STUDIO金屬桌面3D列印系統
像大多數3D列印技術一樣，桌面金屬3D列印技術既可以用來做原型驗證，也可以用來制造最終用途部件，這在實際生産中均有涉及。石油和天然氣燃燒領域的産品專家John Zink Hamworthy Combustion近些年來将多種金屬3D列印技術引入生産線，在産品正式生産前，所有設計都必須制作原型并進行測試，該階段又必須用到金屬列印。即便該公司擁有多種類型的金屬列印機，但金屬桌面列印機的運作成本比SLM列印機更低。自2019年安裝Studio系統以來，該公司已經開發了很多增值應用。雖然這些原型中的大多數将繼續通過鑄造或機械加工來生産，但也不乏一些具有特殊結構的零件隻能通過金屬列印來制造。
Desktop Metal STUDIO列印完等待脫脂和燒結的零件
該公司新近開發的燃油霧化器就是這樣一款隻能通過金屬列印來制造的産品。最初的燃油霧化器是一個很小但相當簡單的鋼制部件，燃料和蒸汽在内部腔室混合，并通過圓形鑽孔通道排出。這樣的部件可以用調節比來描述燃燒效率，調節比越高表示燃燒效率更高。在最初的設計中，當船舶在港口或緩慢行駛時，機加工的霧化器在低負荷時的調節比為15:1。現有的燃油霧化器性能低于johnzink公司的預期，這促使他們通過改進設計來提高效率，而實作這些設計改進和效率提高意味着從機械加工轉向另一種制造技術：金屬3D列印。
為了提高霧化器的燃油效率，johnzink的團隊首先提出了三種不同的設計方案，這些方案使用Desktop Metal的桌面金屬列印機制作原型，并在現場進行測試，最成功的原型将被進一步優化改進。研究小組最終将霧化器與其底座合并，以消除接頭處洩漏的危險，并借助計算流體動力學(CFD)模拟進行設計，以精細化通道。最終重新設計的霧化器采用了空氣箔狀的翅片，減少了零件材料使用量，而如果沒有3D列印，這種幾何形狀将無法制造。
霧化器原有設計(左)與新設計(右)
燃料霧化器最終通過SLM技術生産，但結合金屬FDM技術，John Zink更快地完成了最終設計，同時節省了開發時間和成本。使用SLM技術生産燃料霧化器需要8天，成本為1200美元；相比之下，金屬FDM技術可以在5天内完成生産，成本僅為300美元。但是由于SLM技術可以一次性生産更大批量，是以使用該技術用于最終生産。
桌面金屬列印與SLM技術對比分析
當然，基于3D列印技術的新設計主要目的在于提高燃油效率。實際上，采用3D列印制造的燃油霧化器的調節比為25：1，與原始機加工零件相比，燃油效率提高了67％；新設計還将每小時油耗從120公斤降低到38公斤。該公司估計，新的燃油霧化器每年可為每艘油輪節省90000美元至160000美元的燃料成本。
John Zink還發現了許多其他有價值的金屬FDM技術的應用，如1967年就在生産的加力燃燒室元件和為美國海軍3D列印的安全切斷裝置。金屬FDM技術使公司能夠以低成本有效地生産這些替換零件，同時避免了鑄造或其他加工費用導緻的生産延誤。
美海軍安全切斷裝置和搖桿
除了為客戶創造更加優質的産品，John Zink還作為科赫工業集團(Koch Industries)增材制造技術的上司者，來幫助向整個組織内部宣傳和解釋這項技術。更多像燃油霧化器這樣的産品論證了3D列印技術的優勢和創造更加優質産品的可能性，讓其他組織部門思考該如何使用它。
分割線
除了能源行業的使用者外，以福特為代表的汽車公司也在使用DM的studio系統進行原型設計，而且DM的列印機已經成為福特公司未來工廠的一部分。
福特公司也采用金屬FDM技術進行原型制造
除進行原型制造外，桌面金屬3D列印技術也被用來制造最終用途部件，如定制工具、夾具等。阿爾法精密集團(APG)以及聯華電子公司(umc)也都采用該技術來生産沖壓夾具、螺紋檢驗夾具以及裝配工具等。由17-4不鏽鋼列印的零件擁有精确的細節和光滑的表面品質，不僅能夠在極短時間内完成生産，還大大節省了成本，并減少了生産工廠中的房間的停工時間。
APG采用桌面金屬戴眼鏡生産的裝配線螺絲刀工具
除在汽車、能源以及其他工業領域的應用外，DM公司的桌面金屬列印技術在教育和消費品領域也有覆寫。緬因大學借其辦公室友好型的特點和價格優勢推動3D列印技術的普及；奢侈品時尚品牌Jade Group則用其進行功能原型和各種工具的制造。
總之，以Desktop Metal為代表的桌面金屬列印技術已經拓展至多個行業，無論是功能原型也好，最終用途部件也罷，相對于傳統的雷射增材制造和機加工，桌面金屬列印确實具有更友好的工作環境以及低廉的裝置成本。随着材料越來越豐富，相信國内同類技術的公司也可以開發更多的應用。
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3.Desktop Metal 列印材料及産品總結
4.金屬列印批量化競争：SLM無支撐智能系統PK HP與Desktop Metal
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