金屬絲3D打�,。哼^程,、絲材,、打印機(jī)以及特點

導(dǎo)讀：金屬絲極大地擴(kuò)大了金屬3D打印的使用范圍,，適用于那些因價格過高而無法使用該技術(shù)的廣大專業(yè)人士,。如今,，金屬絲打印,，也稱為熔融金屬沉積 (BMD) 或金屬沉積成型 (MDM)，適合制造小型替換零件或注塑模具,。用金屬絲制造金屬部件不僅比其他單件或小批量金屬3D打印技術(shù)便宜 90%,，而且避免與使用金屬粉末和激光金屬3D打印相關(guān)的安全問題，提供相同的設(shè)計自由度和非常相似的零件質(zhì)量,。那么如何輕松且經(jīng)濟(jì)地獲得3D打印的金屬部件呢,？


△在 Desktop Metal Studio System 上制作的金屬 3D 打印部件

如今，包括 Anycubic 在內(nèi)的更多桌面熔融沉積建模 (FDM) 3D 打印機(jī)制造商推出了金屬打印機(jī)配置文件,，使用戶能夠在其經(jīng)濟(jì)實惠的機(jī)器上使用金屬絲進(jìn)行打印,。其他 FDM 打印機(jī)制造商，如 UltiMaker,、BCN3D 和 Zortrax,，已經(jīng)推出了適應(yīng)于金屬打印的相關(guān)套件，包括型材,、燈絲和噴嘴,。第三類桌面 3D 打印機(jī)是專用于金屬絲的打印機(jī),，例如 Raise3D 的 Forge1 和 Markforged 的​​ Metal X。

南極熊在下文將介紹金屬絲打印的獨特特性和功能,，介紹了如何使用金屬絲進(jìn)行打印以及可以獲得的機(jī)械性能,。此外，本文的最后還介紹了一些金屬絲3D打印機(jī)可供選擇,。


△來自 Forward AM 的 Ultrafuse 金屬絲和在 BCN3D 機(jī)器上打印的金屬零件

什么是金屬絲,？


△使用 Ultrafuse 金屬絲在 Raise3D 的 Forge1 3D 打印機(jī)上打印金屬部件

用于打印的金屬絲成分為塑料基，金屬顆粒均勻地注入其中,，是一種復(fù)合長絲,，可以產(chǎn)生堅固、耐化學(xué)腐蝕且固含量很高的金屬部件 (98%+),。與其他類型的長絲不同,，金屬絲在打印后還需要兩步到三步的后處理，其中包括在化學(xué)溶劑中從打印件中去除聚合物,，然后將打印件放入燒結(jié)爐中,，將其凝結(jié)成一個金屬零件。

要注意,，這里談到的金屬絲不僅僅是具有金屬顏色或裝飾性金屬的絲材,。不要將這些金屬絲與用于裝飾目的的金屬絲混淆。金屬絲根據(jù)其顏色簡稱為“鋁”或“銅”,，有些以 PLA+金屬的形式出售,，僅包含 5% 至 40% 的金屬粉末。一些裝飾性金屬絲,，如 Formfutura 的 MetalFil Classic Copper 和 ProtoPasta 的鐵填充 PLA,，含有高百分比的金屬粉末（高達(dá) 80%），但僅用于模擬金屬外觀,。這些不需要任何類型的后處理來去除塑料,，但可以通過拉絲、打磨或拋光使其看起來和感覺像金屬,。


△使用 Anycubic 的金屬絲和 3D 打印機(jī)的 3D 打印金屬部件

與任何其他絲材相比,，使用金屬長絲的零件設(shè)計、方向,、壁厚和支撐結(jié)構(gòu)都不同,。在Ender 3 或 Anet A8等機(jī)器上進(jìn)行打印時，請務(wù)必遵循絲制造商和打印機(jī)制造商的設(shè)計指南,。在有理想的切片機(jī)和打印機(jī)設(shè)置的機(jī)器上,，可確保您從一開始就充分利用材料，而無需試驗床溫和擠出速度,，減少絲材的浪費,。例如,，少數(shù) FDM 打印機(jī)制造商（Makerbot、UltiMaker,、Raise3D,、Zortrax 和 BCN3D）已經(jīng)認(rèn)證了 Ultrafuse 品牌金屬絲用于他們的打印機(jī)，并與 Ultrafuse 制造商 BASF Forward AM 合作開發(fā)了經(jīng)過長時間使用的理想打印機(jī)設(shè)置,。但如果制造商尚未測試或認(rèn)證金屬絲打印,，用戶可能會遇到打印失敗的情況。一般情況下,，金屬絲起價為每 500 克 150 美元,。


△使用 Nanoe 的 Zetamix 316L 不銹鋼打印的部件大約有 80% 的致密金屬部件

如果打印機(jī)制造商沒有提供合適的打印速度，那么找到合適的打印速度是一個挑戰(zhàn),。金屬絲打印速度相對較慢,，需要根據(jù)機(jī)器和零件的設(shè)計進(jìn)行調(diào)整，一般情況下以30毫米/秒或40毫米/秒的速度開始打印,，與打印尼龍所用的速度相同,。


△金屬絲 3D 打印的步驟，

金屬零件收縮
請注意,，零件在后處理時會收縮（從其原始體積的 18% 到 25%,，具體取決于長絲的設(shè)計和品牌），因為其中的塑料材料被去除,，剩余的金屬被壓縮.,。在打印尺寸精度優(yōu)先的功能部件時，這會帶來不小的挑戰(zhàn),。但是，同一種絲材的收縮系數(shù)是一致的,，因此可以根據(jù)收縮率適當(dāng)縮放初始CAD模型,，切片軟件可以自動為您計算。

Forward AM 的 Ultrafuse 在 XY 軸上具有 16-17% 的收縮率,，在 Z 軸上具有 19-20% 的收縮率,。使用來自 The Virtual Foundry 的 Filamet 品牌金屬絲，您可以計劃使用公司公布的脫脂/燒結(jié)工藝將銅和青銅的打印品縮小約 5%,，將鋼縮小 10%,。該公司表示，總體而言,，正常收縮率為 7-10%,。最終部件的致密度為 80-85%，但部件可以燒結(jié)更長時間,，這意味著收縮更多,，密度更高,。

下面的打印機(jī)制造商將脫脂裝置和燒結(jié)裝置作為一個包提供，它們提供工作流軟件,，有助于確保您的零件符合設(shè)計指南,，并優(yōu)化所有打印和燒結(jié)設(shè)置。對于跳過脫脂階段的燈絲,，例如 Virtual Foundry 和 Nanovia,，生坯必須在熱脫脂階段埋入氧化鋁粉末中，這是另一種需要購買的材料,，但比脫脂裝置便宜,。


△使用 Ultrafuse 金屬絲套件在 UltiMaker S5 上打印的不銹鋼部件

金屬絲設(shè)計
首先，根據(jù)MakerBot（現(xiàn)為 UltiMaker 的一部分）開發(fā)的金屬絲打印指南,，模型高寬比應(yīng)保持在 3:1 以下,，壁高寬比應(yīng)保持在 6:1 以下，以防止在脫脂和燒結(jié)過程中出現(xiàn)倒塌或變形,。此外,，根據(jù) MakerBot 的說法，盡可能平整地打印零件并添加盡可能多的支撐,，以提高零件在脫脂和燒結(jié)過程中的生存能力,。通過在打印和后處理階段戰(zhàn)略性地使用部件定位和支撐結(jié)構(gòu)，可以顯著減少部件塌陷和變形,。


△Markforged Sinter-2 是一款專為中等批量生產(chǎn)和大型打印部件設(shè)計的熔爐

需要后處理
3D 打印金屬絲不能立即從打印床上生產(chǎn)出堅固或可用的金屬部件,。事實上，最初的打印品被稱為素坯,，這時的零件非常脆并且沒有金屬特征,，所以后處理是必要的。打印后,，素坯經(jīng)過脫脂,，這是一個使用熱量或溶劑溶解塑料或粘合劑成分的過程。此步驟會在整個零件中創(chuàng)建開孔通道,。（也有例外,，F(xiàn)ilamet 品牌的金屬絲不需要化學(xué)脫脂，而是使用熔爐的熱量來去除塑料粘合劑,。3D 打印機(jī)制造商 Desktop Metal 和 Rapidia（使用金屬膏而非燈絲）也有一個跳過脫脂步驟的打印機(jī)到燒結(jié)兩步工藝,。）

然后將脫脂部件在熔爐中燒結(jié)，熔爐將部件均勻加熱至剛好低于其熔點,，去除任何殘留的粘合劑并將金屬顆粒熔化以形成致密部件,。大多數(shù)金屬絲材料都可以在普通窯爐硬件中燒結(jié)，只要它能保持幾個小時的燒結(jié)溫度。


△按需 3D 打印公司 Fastparts 還將對您的金屬零件進(jìn)行脫脂和燒結(jié),，然后將產(chǎn)品郵寄給客戶

外包脫脂和燒結(jié)
市場上已經(jīng)有幾家制造商提供了一套機(jī)器,，包括打印機(jī)、清洗機(jī)或脫脂機(jī)以及燒結(jié)爐,，能夠在內(nèi)部完成整個流程,，并使用一個軟件協(xié)調(diào)或自動化流程。不必?fù)碛忻撝瑱C(jī)或燒結(jié)爐即可制造3D打印金屬部件,。用戶可以將零件寄出進(jìn)行專業(yè)的后處理,。Metal Ultrafuse 和 The Virtual Foundry 這兩個品牌提供推薦的第三方服務(wù)，這些服務(wù)將完成您的金屬零件并將它們寄回,。更多按需 3D 打印供應(yīng)商也在提供這項服務(wù),。在歐洲，只要使用 Ultrafuse 品牌的不銹鋼絲,，您就可以將零件連同 STL 文件發(fā)送到Fastparts進(jìn)行脫脂和燒結(jié),。在美國，您可以求助于Matterhackers來處理您的 Ultrafuse 零件,。

金屬絲制成的金屬零件的機(jī)械性能


△素坯不銹鋼 3D 打印部件（左側(cè)）,，然后經(jīng)過燒結(jié)、中間和最后拋光

金屬長絲比標(biāo)準(zhǔn)的桌面FDM 3D打印中使用的幾乎所有塑料都要堅固,，最終部件具有金屬特性,。典型應(yīng)用包括金屬噴嘴,、齒輪,、醫(yī)療工具原型和閥門。要注意用金屬絲制成的零件通常不用于承受非常高應(yīng)力,。盡管使用金屬絲的3D打印可能不適合具有嚴(yán)格要求的應(yīng)用場景,，但在FDM 機(jī)器上生產(chǎn)致密金屬非關(guān)鍵部件是極其具有經(jīng)濟(jì)性的,。

金屬絲 3D 打印部件的特性
Forward AM 的研究顯示，在正確 3D 打印時,，使用 Ultrafuse 316l 不銹鋼絲生產(chǎn)的金屬部件在 XY（平面）方向的抗拉強(qiáng)度為 561 MPa,，在 ZX（直立）方向的抗拉強(qiáng)度為 521 MPa，而使用金屬注射成型制造的相同部件在兩個方向上的抗拉強(qiáng)度均為 540 MPa,。3D 打印部件的屈服強(qiáng)度或?qū)��?yīng)于材料開始變形點的應(yīng)力（XY 為 251 MPa，ZX 為 234 MPa）明顯高于模制部件（180 MPa）,。

最近的一項研究發(fā)現(xiàn),，當(dāng)層方向平行于拉伸方向時，部件的強(qiáng)度遠(yuǎn)低于層方向垂直于拉伸方向時的強(qiáng)度,。該研究不是使用 Ultrafuse 或 Filamet 進(jìn)行的,，而是使用為實驗創(chuàng)建的 60% 金屬和 40% 塑料粘合劑材料。Ultrafuse 的技術(shù)數(shù)據(jù)顯示 XY 和 YZ 強(qiáng)度值相似,。

3D 打印組件設(shè)計和打印方向起著至關(guān)重要的作用,。為了降低機(jī)械不穩(wěn)定的風(fēng)險,，F(xiàn)orward AM 建議在印刷前按照他們的在線指南執(zhí)行“脫脂穩(wěn)定性模擬” 。這提供了對內(nèi)部應(yīng)力的估計,，以評估脫脂過程中零件的結(jié)構(gòu)完整性,，并且還提供了哪些結(jié)構(gòu)特征存在風(fēng)險的可視化指導(dǎo)。這種燒結(jié)模擬通過 Forward AM 的虛擬工程服務(wù)作為一項服務(wù)提供,。使用此類工具,，用戶可以確定金屬絲打印是否最適合您的零件。

頂級金屬絲


△Ultrafuse 316L 燈絲需要像鋼或紅寶石一樣耐磨的噴嘴

Forward AM 的 Ultrafuse

●巴斯夫 Ultrafuse 316L 不銹鋼：每 3 公斤線軸 500 美元
●巴斯夫 Ultrafuse 17-4 PH 不銹鋼：每 3 公斤線軸 350 美元

Forward AM 的母公司巴斯夫是全球最大的化工公司之一,。他們的注入金屬的長絲稱為 Ultrafuse,，采用 316L 不銹鋼和 17-4 PH 不銹鋼制成。兩種長絲都含有 80% 的金屬粉末和專有的聚合物基粘合劑,。Ultrafuse 17-4 PH,，也稱為 630 型，是一種鉻銅硬化不銹鋼,，具有磁性并在高達(dá) 315 °C 的溫度下保持良好的機(jī)械和耐腐蝕性,。Ultrafuse 316L 支持廣泛的應(yīng)用，包括工具,、夾具和夾具,、小批量生產(chǎn)、功能部件和原型,。這種金屬絲并不便宜,，每公斤成本約為 129 美元，3 公斤線軸的 Ultrafuse 316L 成本約為 465 美元,，Ultrafuse 17-4 PH 為 349 美元,，也有 1 公斤線軸。

盡管這種長絲比標(biāo)準(zhǔn)聚合物 3D 打印長絲貴得多,，但它的價格低于許多碳纖維增強(qiáng) PA 長絲,，并且大大降低了生產(chǎn)中小型金屬部件的成本。根據(jù)零件的設(shè)計和尺寸,，它可能比任何其他金屬 AM 技術(shù)都便宜,。使用 Ultrafuse 316L 打印比在工業(yè)金屬打印機(jī)上使用大多數(shù)金屬粉末打印便宜 1.4 到 2 倍。

●直徑：1.75 毫米,、2.85 毫米
●閥芯尺寸：1 kg,、3 kg
●材質(zhì)成分：80% 316L不銹鋼；17-4 PH 不銹鋼,，含 20% 熱塑性粘合劑
●噴嘴溫度：220-245°C
●床溫：90-100℃
●冷卻：不需要
●打印速度：30-40毫米/秒
●底板：帶膠棒的玻璃床
●噴嘴：任何耐磨噴嘴（鋼,、紅寶石等）
●燒結(jié)件密度：7.85 kg/m 3 (Ultrafuse 316L)；7.6 千克/米3 (Ultrafuse 17-4 PH)
●平均收縮率：X & Y 16%，Z 20%
●推薦的初始比例因子：X & Y 120%,，Z 125%
●技術(shù)數(shù)據(jù)表：Ultrafuse  316L,、Ultrafuse  17-4 PH


△來自 The Virtual Foundry 的用于 FDM 打印的金屬絲

升華三維UPRISE 3D UPFM-316L
UPFM-316L 不銹鋼：每750g/卷  700元（人民幣）

△UPFM-316L不銹鋼線材

升華三維是中國金屬·陶瓷間接3D打印技術(shù)的開拓者和領(lǐng)航者。一直致力于金屬/陶瓷間接3D打印技術(shù)的推廣及應(yīng)用,，為國內(nèi)外各行業(yè)提供從金屬/陶瓷3D打印機(jī),、金屬/陶瓷3D打印材料開發(fā)、脫脂,、燒結(jié)后處理設(shè)備及工藝,、質(zhì)量檢測到打印服務(wù)的一整套工藝鏈間接3D打印解決方案。

為了拓展金屬材料應(yīng)用范圍,，降低工業(yè)生產(chǎn)成本,。升華三維從材料方面入手，開發(fā)了高質(zhì)量的金屬線材,，適用于普通的FDM 3D打印設(shè)備,。UPFM-316L不銹鋼線材，是由不銹鋼粉末和聚合物混合而成,，與標(biāo)準(zhǔn)熱塑性線材相同,，其線徑為1.75mm。采用間接3D打印工藝實現(xiàn)金屬產(chǎn)品的制造,。在打印過程中線材內(nèi)的聚合物充當(dāng)粘結(jié)劑,，打印完成的部分稱之為生坯。其中的主要聚合物成分在催化脫脂過程中會被除去,，剩下的部分則由純金屬顆粒和殘余粘結(jié)劑組成,，接下來會在稍低于金屬熔點的溫度下進(jìn)行燒結(jié)形成最終的致密金屬零件。

UPFM-316L不銹鋼線材品質(zhì)優(yōu)良,、金屬含量高,，有效降低了產(chǎn)生缺陷的風(fēng)險、提高了制件成功率,。該材料有很強(qiáng)的抗腐蝕能力和高延展性,，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品、航空航天,、醫(yī)療器械等領(lǐng)域,，具有投入成本低、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)勢,。且打印過程中無煙無異味,、無毒無害。而基于FDM工藝3D打印金屬的成本,，只有傳統(tǒng)金屬3D打印工藝的10%不到，對于科研院校和普通工業(yè)，有著非常強(qiáng)大的吸引力,。通過該材料可以助力金屬3D打印迅速實現(xiàn)融合應(yīng)用,，同時也使得金屬增材制造變得更經(jīng)濟(jì)實惠和更易獲取，為增材制造產(chǎn)業(yè)普及提供了有力支撐,。

△UPFM-316L不銹鋼線材參數(shù)性能


△UPFM-316L不銹鋼線材樣品

The Virtual Foundry的 Filamet

●The Virtual Foundry 316L 不銹鋼：每 3 公斤 700 美元
●The Virtual Foundry 17-4 PH 不銹鋼：每 3 公斤 900 美元

總部位于美國的材料制造商 The Virtual Foundry 專注于金屬絲,，并提供九Filamet，包括 316L 不銹鋼,、Inconel 718-34 F 鋼,、鈦、銅,、鋁和 2023 年新推出的 H13 工具鋼,。該公司的 316L 不銹鋼絲含有約 85% 的金屬，可用于任何 FDM 打印機(jī),，但需要一些附加設(shè)備,。例如，要使用該公司的 316L 進(jìn)行打印,，您需要一個 FilaWarmer 來預(yù)熱燈絲,。

Filamet 可以使用稍低的噴嘴溫度 (205-235 °C) 和低得多的床層溫度 (40-50 °C) 進(jìn)行打印。另一件需要考慮的事情是,，TVF 的燈絲需要一個 0.6 毫米的不銹鋼噴嘴,，而您可以為 Ultrafuse 使用更標(biāo)準(zhǔn)的 0.4 毫米直徑的噴嘴。由于 Filamet 的金屬含量高,，它比標(biāo)準(zhǔn) PLA 更容易斷裂,。TVF 建議將線軸懸掛在打印機(jī)的正上方，用于直接驅(qū)動擠出設(shè)置的打印機(jī),，或靠近或下方用于 Bowden 設(shè)置的打印機(jī),。

每公斤，319L 不銹鋼的價格為 273 美元,，銅為 121 美元,，鈦為 832 美元。TVF 提供打印機(jī)配置文件,，您可以將其上傳到切片機(jī)軟件,，作為試驗材料的起點。對于后處理,，TVF 材料只需要一個步驟,，即在窯爐中加熱。對于沒有燒結(jié)設(shè)備的客戶,，TVF 與芝加哥以外的金屬 3D 打印服務(wù) Sapphire 3D 合作,，以每個小零件約 50 美元的價格處理打印件,。

●直徑：1.75 毫米、2.85 毫米,、顆粒
●線軸尺寸：500 克,，1 千克
●材料成分：80% 316L 不銹鋼或 17-4 PH 不銹鋼加 20% 塑料聚合物
●噴嘴溫度：205-235°C
●床溫：40-50℃
●冷卻：不需要
●打印速度：30 mm/s 開始
●構(gòu)建板：任何材料，但在印刷品和床之間有一層（例如藍(lán)色油漆膠帶或膠棒）
●噴嘴：0.6 毫米或更大,，標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼


△使用 Nanoe 重新配制的 316L 不銹鋼絲制成的零件

Nanoe 的 Zetamix

●Nanoe 316L 不銹鋼的 Zetamix：每 3 公斤 1,500 美元
●Nanoe H13 Steel 的 Zetamix：每 3 公斤 1,500 美元

法國材料制造商Nanoe提供 316L 不銹鋼絲和 H13 工具鋼絲,，兩種燈絲的粘合劑中約有52% 至 55% 的金屬，因此它們可以在比其他品牌低得多的噴嘴溫度下打印,，可以獲得密度為90%至91%的最終零件,，預(yù)計收縮率為16%至21.3%。全球分銷商提供的 500 克 319L 不銹鋼和 H13 工具鋼絲每公斤的價格略低于 300 美元,。

●直徑：1.75 毫米,、2.85 毫米
●線軸尺寸：500 克，1 千克
●材質(zhì)成分：55% 316L不銹鋼或52% H13鋼
●噴嘴溫度：180 °C
●床溫：30 °C
●冷卻：不需要
●打印速度：15 至 50 毫米/秒,，具體取決于零件的形狀
●噴嘴：0.6 毫米或更大,，標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼
●推薦的初始比例因子：X & Y 120%，Z 125%
●技術(shù)數(shù)據(jù)表：316L,，H13


△來自 Nanovia 的不銹鋼絲

Nanovia 的 Mt 316L

●Mt 316L 不銹鋼：每 3 公斤 900 美元

法國材料制造商 Nanovia 提供低碳含量的 316L 不銹鋼絲,，打印部件可以直接燒結(jié)，無需事先進(jìn)行任何化學(xué)脫脂步驟,。每 500 克的價格約為 150 美元,。Mt 316L 燈絲允許使用標(biāo)準(zhǔn) 3D 打印機(jī)打印致密的不銹鋼部件，然后無需化學(xué)脫脂即可進(jìn)行燒結(jié),。Nanovia 聲稱燒結(jié)后的結(jié)果是 100% 不銹鋼部件,。

●直徑：1.75 毫米、2.85 毫米
●線軸尺寸：500 克
●噴嘴溫度：170 °C – 100 °C
●床溫：40 °C – 60 °C
●打印速度：從 20 到 40 毫米/秒,，具體取決于零件的形狀
●噴嘴：0.6 毫米或更大,，標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼
●收縮率：10% – 15%
●技術(shù)數(shù)據(jù)表：316L

金屬絲3D打印機(jī)

Markforged Metal X Gen2


△Markforged Metal X 系統(tǒng)包括一個 3D 打印機(jī)、一個脫脂單元和一個燒結(jié)爐

Markforged 于 2017 年推出了 Metal X,，如今仍然是全球成千上萬客戶的首選金屬 3D 打印機(jī)解決方案之一,。Metal X 是一款帶加熱室的雙擠出機(jī) 3D 打印機(jī)，可實現(xiàn) 50 微米的層高,。與其他打印機(jī)制造商不同,，Markforged 在其專有系列中提供六種金屬，包括銅和 Iconel,。對于銅,，您可以獲得 98% 致密的金屬部件，斷裂伸長率為 45%,，極限抗拉強(qiáng)度為 193 MPa,。

去除支撐是金屬 3D 打印中的一個主要問題,，Markforged提供了一個相對獨特的解決方案，在打印件和支撐件之間,，均采用金屬打印,，是一層薄的陶瓷釋放層，無需工具即可快速輕松地彈出支撐件,。

Markforged 提供脫脂裝置 Wash 1 和燒結(jié)爐 Sinter 2，可以在內(nèi)部完成整個金屬零件生產(chǎn),。Wash-1 將生坯部件浸入一種特殊的液體中,，去除主要的粘合材料，使部件保持半多孔狀態(tài),，這樣剩余的粘合劑可以在燒結(jié)過程中燃燒掉,。Sinter 2 爐的溫度可達(dá) 1300° C，可將各種商業(yè)級金屬從脫脂狀態(tài)燒結(jié)成完全致密的金屬部件,。

全金屬3D打印系統(tǒng)由該公司基于云的Eiger工作流軟件驅(qū)動,，使用戶能夠存儲“數(shù)字零件”，可以在任何地點的任何 Metal X 打印機(jī)上打印出來,。Eiger 還具有零件模擬功能,，可以在打印前驗證零件性能和打印設(shè)置。Metal X 的零售價約為 99,000 美元,，上述三個單元的價格在 200,000 美元左右,。每 200cc 線軸的材料價格從 150 美元到 300 美元不等。

Markforged 金屬 X：
●構(gòu)建體積：250 x 220 x 200 毫米
●打印室：加熱
●打印床：加熱,、真空密封打印板,、自動床調(diào)平
●最小層高：50 微米

Desktop Metal Studio System


△Desktop Metal Studio System 金屬 3D 打印機(jī)和配套的燒結(jié)爐

Desktop Metal 是金屬沉積3D打印的開拓者之一，降低了價格并提高了金屬3D打印機(jī)的易用性,。其 Studio System 于 2016 年首次亮相,，可生產(chǎn)密度高達(dá) 98% 的部件，類似于鑄件,。Studio Systems 的所有材料都附帶數(shù)據(jù)表,，其中詳細(xì)介紹了預(yù)期的機(jī)械特性。Desktop Metal 的銅部件擁有 37% 的斷裂伸長率和 193 MPa 的極限抗拉強(qiáng)度,。

Studio System 發(fā)布后,，Desktop Metal 推出了新技術(shù)，創(chuàng)建了一個兩步“打印機(jī)到燒結(jié)”過程,，省去了脫脂步驟,。使用專有材料配方可以將打印部件直接放入爐中，無需溶劑脫脂階段,，從而節(jié)省時間,、溶劑材料,。作為這項技術(shù)的先驅(qū)之一，Desktop Metal 奠定了其他打印機(jī)制造商效仿的一些基礎(chǔ),。它的解決方案包括打印機(jī),、專有材料、專有軟件,、自己的燒結(jié)爐和可分離支架,，在支撐結(jié)構(gòu)和零件之間采用陶瓷界面材料，可以輕松地用手拆卸零件,。


△Desktop Metal 的 Studio System 和熔爐可實現(xiàn)生產(chǎn)級金屬零件

Studio System 3D 打印機(jī)和熔爐加起來大約 275,000 美元：
●構(gòu)建體積：300 x 200 x 200 毫米
●層高（綠色狀態(tài)）：50 微米
●加熱床：70 °C
●最大構(gòu)建重量（綠色狀態(tài)）：6.5 kg

Raise3D Forge1


△MetalFuse是由Forge1金屬3D打印機(jī),、D200-E脫脂機(jī)、S200-C燒結(jié)爐組成的系列產(chǎn)品

Raise3D 的 Forge1 是一款專業(yè)的大幅面金屬 3D 打印機(jī),，是該公司 MetalFuse 解決方案的一部分,，該解決方案包括打印機(jī)、D200-E 脫脂設(shè)備和可達(dá)到 1500 ℃ 的 S200-C 真空燒結(jié)爐,。有了這三臺機(jī)器,，Raise3D 可以使用自動計算打印收縮的軟件為內(nèi)部金屬零件生產(chǎn)提供簡化的工作流程，從而使脫脂和燒結(jié)后的最終尺寸準(zhǔn)確且適合使用,。Forge1 打印機(jī)擁有雙擠出機(jī),、自動調(diào)平床、耗盡傳感器和帶活性炭的 HEPA 過濾器,。MetalFuse 系統(tǒng)使用 BASF Forward AM Ultrafuse 不銹鋼打印,。雙擠出機(jī)使用巴斯夫 Ultrafuse 支撐層進(jìn)行打印，目前僅在歐洲有售,，這是一種用于“層隔離”的氧化鋁材料,。換句話說，它使分離支撐成為燒結(jié)后支撐和印刷品之間的分離層,。

●構(gòu)建體積：300 × 300 × 300 mm
●燈絲直徑：1.75 毫米
●層高：100微米
●床溫：120 oC

BCN3D Epsilon W50


△BCN3D Epsilon W50 Gen 2 3D 打印機(jī)

打印機(jī)制造商 BCN3D 于 2021 年 11 月推出了 Metal Pack,，其中包括 Ultrafuse 不銹鋼絲（316L 和 17-4 PH）、Magigoo 粘合劑,、軟件和兩個熱端,，價格約為 1,200 美元。BCN3D 還為金屬零件提供特定的設(shè)計指南和工藝要求,。Metal Pack 不僅適用于 W50,，還適用于整個 Epsilon 系列 3D 打印機(jī)（W50SC、Epsilon W27 和 W27SC）,，為金屬零件生產(chǎn)入門提供多種尺寸和價位,。

Metal Pack 專為生產(chǎn)備件、功能原型和工具而設(shè)計,，主要針對制藥,、食品,、汽車、航空航天和制造行業(yè),。通過這種工藝生產(chǎn)的零件與通過金屬注射成型或 CNC 生產(chǎn)的零件具有幾乎相同的行為,，并提供了一種設(shè)計自由度更高的辦公室友好型解決方案。


△在 BCN3D Epsilon 3D 打印機(jī)上使用 Ultrafuse 不銹鋼絲制成的金屬部件可以拋光以提高表面光潔度

BCN3D 打印金屬輪廓在其 Stratos 切片機(jī)中避免了打印過程中打印部件的內(nèi)部張力,。打印后,，脫脂和燒結(jié)過程通過當(dāng)前的 Forward AM 授權(quán)服務(wù)供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)在外部進(jìn)行。外包的脫脂和燒結(jié)成本約為每公斤 50 至 80 美元,。僅 Epsilon W50 打印機(jī)的價格為 8,500 美元,，而 Epsilon W27 為 7,000 美元。

Epsilon W50
●架構(gòu)：IDEX（獨立雙擠出機(jī)系統(tǒng)）
●構(gòu)建體積：420 x 300 x 400 毫米
●加熱床：120 oC

帶金屬擴(kuò)展套件的 UltiMaker S5


△帶有金屬擴(kuò)展套件的 UltiMaker S5

自 2021 年發(fā)布 Ultrafuse 17-4PH 的打印機(jī)配置文件以來,，UltiMaker使用戶能夠在其 S5 機(jī)器上打印完整的金屬部件。2022年,，Ultimaker 推出了全新的金屬 3D 打印套件：Metal Expansion Kit,。Ultimaker 產(chǎn)品經(jīng)理 Andrea Gasperini 表示：“Ultimaker Metal Expansion Kit 特別適用于打印非現(xiàn)成部件，例如工具,、夾具和固定裝置,、更換部件、功能原型和輔助組件,。該套件提供了對完整且經(jīng)過驗證的 3D 打印工作流程的訪問,。



●架構(gòu)：雙擠出機(jī)
●打印體積：330 x 240 x 300 毫米
●噴嘴溫度：180-280℃
● 層分辨率：使用 0.25 毫米噴嘴時為 20 微米
●價格：8,000 美元



Zortrax M300 Dual


△Zortrax M300 Dual 全金屬打印套件

Zortrax 是最新的 FDM 3D 打印機(jī)制造商之一，與 BASF Forward AM 合作創(chuàng)建打印周邊和附件套件,，使 M300 公司或其 Edural 3D 打印機(jī)能夠打印完整的金屬部件,。Zortrax 全金屬套件支持使用兩種最常用的鋼材制作3D打印模型：316L 手術(shù)級不銹鋼和 17-4 PH 硬化鋼。要使用金屬絲進(jìn)行打印,，您可以將打印機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)熱端模塊替換為包裝中包含的模塊,，加載隨附的打印和支撐絲，使用隨附的 Magigoo Pro 金屬膠覆蓋構(gòu)建平臺,，使用 Z 中的默認(rèn)設(shè)置打印您的部件-Suite,。

●構(gòu)建體積：265 x 265 x 300
●層分辨率：90-290微米
●擠出機(jī)：雙投
●最大擠出機(jī)溫度：290°C
●最高床溫：105°C

金屬絲的特點


△The Virtual Foundry 的燈絲制成的固體金屬零件

金屬絲3D打印成本較低，與傳統(tǒng)方法的單獨生產(chǎn)相比,，可將小批量金屬零件的成本降低 90%,。使用普通金屬原料（例如線材）和金屬注射成型中使用的相同顆粒的新興技術(shù)有可能消除金屬絲 3D 打印中的脫脂和燒結(jié)步驟，并大大降低原材料的價格,。金屬絲比金屬粉末危險性小,，但它仍然由金屬粉末制成，這是一種昂貴且耗能的產(chǎn)品,。脫脂劑需要溶劑,，熔爐需要大量的能源和氣體,，例如氬氣，這也會增加環(huán)境影響和成本,。