集成DED技術的自動增材系統(tǒng),，Meltio開辟大型金屬制造新應用

自2019年5月成立以來的兩年半時間里,，3D打印機制造商OEM Meltio取得了飛速的發(fā)展,。南極熊了解到,，除了在世界各地的客戶設施中安裝約110臺機器外,，該公司還在西班牙南部建立了一個新工廠，在佛羅里達州建立了一個全新的設施中心,，員工人數(shù)也上升到70人,。

OEM Meltio公司的領先產(chǎn)品組合包括其Meltio M450小尺寸工業(yè)金屬3D打印機和Meltio引擎，旨在與數(shù)控機床,、機械臂和龍門系統(tǒng)無縫集成,，為客戶提供負擔得起的、可獲得的混合制造能力,。

Meltio的首席技術官馬修斯（BrianMatthews）說："我們明年的銷售量預計將超過200臺機器，這將真正使我們在增材制造行業(yè)內(nèi)上占據(jù)一個非常重要的位置,。如果你看一下金屬市場,，很少有公司每年銷售超過20-30臺機器，只有少數(shù)公司銷售超過100臺機器,。我們的目標是在未來幾年內(nèi)每年銷售約1000臺,。因此，我認為我們已經(jīng)是一個非常重要的參與者,，即使在這個項目的開始階段,。"

Meltio的多金屬技術

線材激光金屬沉積（LMD）是Meltio一直在開發(fā)的一種定向能沉積（DED）工藝，基于DED原理的打印系統(tǒng)的LMD工具頭利用多個高功率激光器將金屬原料直接熔化在下面的基體上,，形成完全致密的金屬零件,。該公司最近獲得了美國專利和商標局（USPTO）頒發(fā)的第二項專利，Matthews說這證明了LMD技術的新穎性,。

他解釋說："使用多個激光器使我們能夠在一個緊密集成的系統(tǒng)中擁有可擴展的激光功率,。因此，它非常緊湊,，易于與數(shù)控機床和機器人集成,，并允許材料在軸上同軸進給，這意味著每個方向在加工過程中看起來都一樣,。激光器從垂直方向傾斜,，這使得材料可以垂直進入，這一點真的很關鍵，因為市場上大多數(shù)其他公司的激光線系統(tǒng)都傾向于將他們的送絲器放在軸外,，就像一個側向送絲機制,，但這會給你帶來很多限制。"

Meltio的第一批客戶是希望進行材料研究的大學,，由于能夠使用金屬絲和粉末進行打印,，這為該領域提供了許多可能性。從那時起,，該公司已進入生產(chǎn)階段,，據(jù)Matthews說，這才是 "真正的產(chǎn)量所在",。事實上,，他說Meltio公司99%的研發(fā)工作是在線材方面。

△由Meltio發(fā)動機機器人集成公司生產(chǎn)的3D打印歧管,。照片來自Meltio,。

Matthews說："在金屬打印領域，絲材幾乎是價格最低的打印材料,。常規(guī)的PBF系統(tǒng)對粉末的質(zhì)量要求很高,，必須有非常小的顆粒尺寸，而且顆粒必須是球形的,。這意味著很多粉末因為不是球形而被拒收,，因此這就增加了成本，例如,，每公斤3或4美元的商品成本最終變成了每公斤50至100美元,，而使用線材，成本只增加了一點,，例如每公斤5或6美元,。"

使用線材作為原料的另一個重要好處是材料的利用率，Matthews認為這實際上是"百分之百",。當考慮到線材的成本差異和材料利用率優(yōu)勢時,，他繼續(xù)說，成本最終會相差50倍,，這就促使越來越多的客戶選擇線材,。

不過，粉末確實有一些優(yōu)勢,，如材料選擇和精細的功能梯度,，因此Meltio這兩種材料都有產(chǎn)品提供。

Meltio引擎機器人集成

Meltio Engine的框架只受運動系統(tǒng)的限制,，它可以在任何車間輕松整合,，并由Meltio的LMD技術驅動,。由于不需要專門的設備，選擇原絲材料的用戶可以從清潔度中獲益,。

Meltio Engine機器人集成將機器人手臂變成金屬3D打印系統(tǒng),，沒有固有的尺寸限制，因為工作范圍只受運動系統(tǒng)的尺寸限制,。機器人集成系統(tǒng)是大型復雜3D打印,、維修、包覆和功能添加的理想選擇,，能夠與市場上任何機器人手臂制造商和接口集成,。

該系統(tǒng)可創(chuàng)建具有無限自由度的復雜零件，并在一個開放的材料平臺上運行,，其中包括不銹鋼,、低碳鋼、碳鋼,、鈦和英科鎳合金,。

Nieto說："我們有一個開放的平臺，這意味著運動系統(tǒng),，在這種情況下是機器人,，是客戶可以選擇的東西。這意味著與數(shù)控系統(tǒng)相比,，他們有更多的幾何自由度和更大的工作容積,。客戶可以通過帶來更多的應用來為他們的業(yè)務增加價值,。“

機器人集成系統(tǒng)提供了與FDM類似的用戶體驗,，但用于金屬打印,，其材料很容易通過傳感器向用戶提供反饋參數(shù)。使用雙外軸定位器的其他一些關鍵優(yōu)勢是,，能夠垂直打印,，為零件提供最佳的表面質(zhì)量，并且能夠為同一零件提供多種解決方案,。

該系統(tǒng)因其可靠性而自豪,，允許批量生產(chǎn)和制造相同質(zhì)量的多個打印件。機器人集成系統(tǒng)也有一些升級,，包括一個可編程的電源,，可以預熱材料以提高沉積率，還有一個雙線選項,，可以通過快速換線同時進行雙線材料的3D打印,。

開辟新的應用

憑借其Meltio引擎機器人集成,，OEMMeltio公司已經(jīng)能夠實現(xiàn)各種新穎的應用，展現(xiàn)出更強的機械性能,，或者在時間,、成本和材料使用方面可以更有效地制造。例如,，他們能夠3D打印一個通常在渦輪機行業(yè)中出現(xiàn)的盤子,，作為一個示范應用，通過傳統(tǒng)方法制造通常非常昂貴,。

Nieto解釋說：“事實上,，我們公司能夠以遠低于從金屬塊上磨出的葉片的傳統(tǒng)成本來生產(chǎn)葉片。我們真的想表明,，用我們的技術來制造是可能的,，而且很便宜。這種制造方式很有趣,，因為與銑削相比,，可以制造出中空的輕質(zhì)零件。"

此外,，Meltio的線材激光DED技術也被利用到了其他的各項領域,。馬修斯補充表示，他們的產(chǎn)品已經(jīng)分布到很多行業(yè),，包括為醫(yī)療,、航空航天、能源,、汽車,、電子和能源行業(yè)（包括核能）制造演示部件。通過與他們合作,，進一步發(fā)掘了DED技術的應用潛力,。

該公司還利用其LMD技術在一個3D打印的歧管內(nèi)實現(xiàn)了可變直徑和層高，并完成了一個三葉螺旋槳的優(yōu)化中空結構和生產(chǎn)速度,。

Nieto說："另一個例子是用于增壓器的旋轉螺桿壓縮機,，我們認為如果將其制成中空，可能是一個非常有趣的應用,。為了展示技術的可靠性,，我們用兩種方式做了懸空測試。一種是對工具進行定向,，直到達到90度,，還有一種是對工具頭的位置進行定向，使其始終處于垂直狀態(tài),，我們在兩種方式下都取得了類似的結果,。"

△3D打印的旋轉螺桿壓縮機,。圖片來自Meltio

Meltio的擴產(chǎn)計劃

展望未來，Meltio希望繼續(xù)其快速增長的軌跡,，在開拓進入中國和印度等新市場的同時,，爭取明年將公司員工人數(shù)擴充一倍。

馬修斯說："我們計劃在2022年至少在印度和中國開設展示廳,，還有一些其他市場,，明年可能會在全球開設四到五個展廳。當然,，我們也將在這些地區(qū)建立一個渠道,。增加人員是經(jīng)過深思熟慮的舉措，將使公司的研發(fā)能力繼續(xù)加強,，并增加機器的銷售數(shù)量,，這兩個方面都需要公司的生產(chǎn)能力增長。這是我們在明年進行的一項相當大的投資,，但這項投資是由我們真正引以為豪的東西所驅動的,，作為一家公司，我們完全是有機會的,。"

最后,，他補充表示，需求決定了公司的發(fā)展,，正是因為有需求,，他們才可以賣出那么多機器，進而成就了公司今天的業(yè)績,。