片材鋁合金3D打印新技術(shù)：原位支撐,、無需脫脂燒結(jié),，Alloy完成A輪融資2600萬美元

南極熊導(dǎo)讀：這是一種思路非常獨(dú)特的鋁合金金屬3D打印技術(shù),，不需要使用鋁合金粉末,，而是使用鋁片,，同時(shí)涉及到粘合劑粘合工藝和激光切割工藝,，不需要脫脂燒結(jié),，已經(jīng)具備工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的潛力。據(jù)稱比傳統(tǒng)生產(chǎn)或傳統(tǒng) 3D打印更便宜,、更具可持續(xù)性,。

2023年5月，南極熊獲悉，金屬增材制造零件供應(yīng)商Alloy Enterprises 在A輪融資中共籌集了 2600 萬美元,。這筆融資由 Piva Capital 領(lǐng)投,，Unless、Flybridge Capital,、MassMutual Catalyst Fund,、Robert Downey Jr.'s Footprint Coalition（所有新投資者）、Congruent Ventures 和 Riot Ventures（現(xiàn)有投資者）出資,，A 輪融資使得Alloy Enterprise 的全部資金增至3700萬美元,。

在這項(xiàng)投資的支持下，Alloy Enterprises 將在2023年夏天開始交付量產(chǎn)零件,，擴(kuò)大生產(chǎn)能力,，也將積極與客戶合作，從而評(píng)估新應(yīng)用的可行性,。它還將探索自動(dòng)化和軟件方面的增強(qiáng)功能,，繼續(xù)擴(kuò)大團(tuán)隊(duì)。
美國從2000 年的全球最大鋁生產(chǎn)國,，變成了2021年僅供應(yīng)全球2%的鋁,，因?yàn)樯a(chǎn)商紛紛逃往能源更便宜的國家。現(xiàn)在這種新鋁合金零件生產(chǎn)技術(shù),，會(huì)不會(huì)讓相關(guān)產(chǎn)業(yè)回流到美國,？

Alloy Enterprises

Alloy Enterprises 成立于 2020 年初，旨在解決美國國內(nèi)對(duì)復(fù)雜鋁部件的市場(chǎng)需求,，美國因制造業(yè)外包而失去了大量鑄造廠,。但電動(dòng)汽車等行業(yè)的需求以及對(duì)可回收材料的需求，對(duì)堅(jiān)固,、輕質(zhì)材料（如鋁）的需求,，導(dǎo)致對(duì)鋁材料零件的需求上升。這些零件包括復(fù)雜的幾何形狀,、隨形冷卻通道和免工具加工,。但是金屬鋁，尤其是 6061 等鋁合金,，很難使用粉末床工藝進(jìn)行3D打印,。因此，他們開發(fā)了一種新型增材制造系統(tǒng),，據(jù)說可以促進(jìn)全致密零件的高打印效率,，能夠擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。

基于片材的選擇性擴(kuò)散鍵合3D打印技術(shù)

選擇性擴(kuò)散鍵合技術(shù)涉及兩臺(tái)機(jī)器,。第一個(gè)稱為 Construct,，分配片狀材料并用激光切割零件的輪廓,；第二臺(tái)叫Bond machine，零件經(jīng)過擴(kuò)散粘合過程,，將材料片熔合在一起,，但涂有抑制劑的區(qū)域除外。在擴(kuò)散鍵合過程中,，堆疊的板材變成一塊材料,，其內(nèi)部水平和垂直嵌套了一些零件。然后支撐材料可以脫落以暴露部件,。
步驟一：根據(jù)零件的輪廓和特征,，使用激光把鋁片切割成薄片；

步驟二：有選擇地噴射抑制劑以創(chuàng)建原位支撐,，以防止材料層結(jié)合,，形成支撐、懸垂和其他復(fù)雜的幾何形狀,。

步驟三：在進(jìn)行粘合過程之前,，把切割好的板材放在一起

步驟四：板材在熱和壓力下擴(kuò)散粘合,，形成均勻,、穩(wěn)定的合金

步驟五：無需專業(yè)工具即可輕松地從嵌套零件中去除支撐

此工藝結(jié)合使用激光切割和擴(kuò)散鍵合，專為鋁質(zhì)零件的生產(chǎn)而設(shè)計(jì),，但不使用鋁粉,，這種工藝可以以一種經(jīng)濟(jì)高效的方式進(jìn)行批量生產(chǎn)，同時(shí)保持 3D 打印從快速設(shè)計(jì)迭代到數(shù)字化庫存的優(yōu)勢(shì),。

優(yōu)勢(shì)明顯,，已開始工業(yè)化量產(chǎn)應(yīng)用

據(jù)南極熊了解，作為選擇性擴(kuò)散鍵合技術(shù)的金屬原料,，新型鋁片已經(jīng)按 10 噸規(guī)模進(jìn)行規(guī)�,；a(chǎn)，成本比鋁粉低25倍,。這種片材的生產(chǎn),，使用的是鋁軋制工藝，也可以制造廚房和汽水罐中的鋁箔,。

這種技術(shù)制造出來的均質(zhì) 6061 鋁合金零件,，強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率都優(yōu)于鑄造工藝。

除了成本低,、性能好之外,，不使用粉末還有很多好處。它省去了脫脂燒結(jié),、篩分和脫粉等步驟,。軋制鋁不具有金屬粉末固有的危害,，不需要防護(hù)設(shè)備，不存在材料爆炸的風(fēng)險(xiǎn),。

●設(shè)計(jì)自由：精密切割和全面支持策略使工程師可以自由地創(chuàng)建具有懸垂和內(nèi)部通道的復(fù)雜幾何形狀,。

●精密零件：等溫粘合意味著沒有翹曲，確保您的零件制造準(zhǔn)確可靠,。

●快速循環(huán)時(shí)間：從文件到零件,，現(xiàn)有流程比其他增材技術(shù)快 25 倍，可實(shí)現(xiàn)快速迭代和生產(chǎn)級(jí)吞吐量,。

●多部分包裝：通過優(yōu)化構(gòu)建體積包裝達(dá)到生產(chǎn)吞吐量

●有限的后處理：無需使用專用機(jī)加工設(shè)備即可獲得最終零件

●全密：具有棒材密度和體積特性的增材制造零件

●既定合金：獲得具有已知材料特性和成分的最終用途部件,，例如 6061

Alloy Enterprises 聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO Ali Forsyth 評(píng)論道：“我們擁有一支令人難以置信的團(tuán)隊(duì)，能夠在專注于客戶需求的同時(shí)不斷解決艱巨的研發(fā)挑戰(zhàn),，在不到兩年的時(shí)間內(nèi)從發(fā)明到商業(yè)銷售,。通過這次大規(guī)模的融資，能夠增加優(yōu)秀的合作伙伴來幫助我們將Alloy Enterprises 提升到一個(gè)新的水平,。Alloy Enterprises已經(jīng)取得了快速進(jìn)步,，并在三大垂直市場(chǎng)贏得了財(cái)富 100 強(qiáng)制造業(yè)客戶，分別是汽車,、工業(yè)和重型設(shè)備,。”
核心技術(shù)專利

南極熊找到了Alloy Enterprises 的專利文件WO2022146912A1 《層壓輕合金零件的結(jié)合方法Homogenizing heterogeneous foils for light alloy metal parts》,，其核心技術(shù)點(diǎn)有很多,，大家可以自行下載查看。

本發(fā)明的實(shí)施例包括用于使輕合金層壓部件的成分均勻化的方法,。這些層壓部件可能是 LOM 工藝的產(chǎn)物,。在一些實(shí)施例中，部件可包括通過某種方法粘合在一起的多個(gè)箔,，每個(gè)箔包括至少一個(gè)芯層和至少一個(gè)中間層,。在其他實(shí)施例中，部件可以包括通過某種方法結(jié)合在一起的多個(gè)箔,，具有均勻芯層和均勻夾層的交替箔,。該過程包括在預(yù)定的處理時(shí)間內(nèi)加熱以促進(jìn)固態(tài)擴(kuò)散在一些實(shí)施例中，合金元素遍及零件的主體,。固體狀態(tài)擴(kuò)散在一些實(shí)施例中,，為了提高 LOM 生產(chǎn)的零件的機(jī)械性能，使合金元素的組成在整個(gè)零件中均勻化,。在該方法的實(shí)施例中,，沒有明顯數(shù)量的材料被添加到部件中。
[0033] 在一些實(shí)施例中,，選擇構(gòu)成箔的組分層的組成和相對(duì)分?jǐn)?shù),，使得完全均勻化的部分具有對(duì)應(yīng)于目標(biāo)合金的平均組成,。使用此方法組合和均勻化的兩層或多層不同合金可以產(chǎn)生第三種合金，這種合金由組分層的成分和厚度決定,。在一些實(shí)施例中,，目標(biāo)合金具有類似于通常制造的、可商購的鋁合金的成分和材料特性,。

本文的一些實(shí)施例涉及從具有可比較的機(jī)械性能的組成金屬層制造金屬物體的方法,。在一些實(shí)施例中，這些方法避免在層之間使用粘合劑,，而是在構(gòu)成層之間使用高強(qiáng)度金屬結(jié)合來形成物體,。對(duì)于鋁部件，一些實(shí)施例可以使用結(jié)合方法,，例如擴(kuò)散結(jié)合,，瞬態(tài)液相擴(kuò)散粘接和/或釬焊。材料的特定配置,，例如合金成分,、合金結(jié)構(gòu)，包括具有不同成分的兩個(gè)或多個(gè)子層的復(fù)合材料,，以及工藝條件,，例如施加的溫度和壓力，可以通過更短和更堅(jiān)固的工藝產(chǎn)生牢固的金屬鍵,，可用于制造鋁制零件,。

層壓輕合金零件的結(jié)合方法專利文件下載

3D打印輕合金金屬部件的均質(zhì)異質(zhì)箔專利WO2022146912A1.pdf (1.85 MB, 下載次數(shù): 406)