Protolabs为金属3D打印技术带来尺寸上的提升

自1999年成立以来，Protolabs一直专注于加快注塑成型和数控加工过程。2014年，Protolabs公司推出了工业级的3D打印服务，面向复杂的小批量生产的简单原型设计。截至目前，Protolabs提供3D打印、数控加工、注塑成型和金属板制造解决方案。

△图片由Protolabs提供

据了解，Protolabs所采用的是两台独立的大型3D打印机，以满足对更大的金属部件不断增长的需求。谈到增材制造，在打印部件复杂程度和打印的尺寸之间往往需要权衡。无论是熔融长丝制造（FFF）还是碳素数字光合成（DLS），3D打印部件的几何形状可以非常复杂，但在将这种复杂性转化为更大的部件方面，所取得的成功有限。更糟糕的是，即使打印的零件在按比例增加尺寸时能保持其复杂性，这种零件的大批量生产率也是一个严峻的挑战。

Protolabs，一家聚合物和金属制造解决方案公司，正在通过整合工业3D打印机来解决这一限制，该打印机不仅可以将几何复杂性扩展到更大的零件，而且还可以保持稳定的生产速度。

铝——一种经济的3D打印选择

2021年早些时候，Protolabs将GE的X Line 2000R 3D打印机加入到他们的3D打印机系列中。X Line 2000R拥有高达80cm x 40cm x 50cm的大批量打印能力。除了打印部件的大尺寸之外，该打印机还使用了Inconel 718——一种镍铬合金，在-253°C和705°C的温度范围内非常耐用、耐腐蚀、耐热和耐寒。鉴于其多功能性，Inconel718在航空航天和汽车行业以及医疗领域的应用已大量涌现。今年，Protolabs在其120多台增材制造设备中增加了两台X Line 2000R打印机，包括GE的M2系列5。每个月，Protolabs打印的零件超过124,000个。

△正在运输的GE的X Line2000R打印机。图片由Protolabs提供

然而，人们仍然需要廉价、轻质的金属打印选择，同时仍然保持Inconel 718的性能品质--也就是铝。铝不仅比Inconel 718轻近四倍，而且一公斤铝的价格约为2.5美元，比Inconel 718的每公斤65美元低近25倍。阻碍Protolabs满足这一需求的原因是，许多要求生产的零件太大，无法通过增材制造来生产。为了满足这些需求，Protolabs从GE公司获得了第二台XLine 2000R机器，它将完全专注于生产大型铝制部件。

Protolabs的全球产品总监DavidGiebenhain解释说："回顾我们的历史报价请求活动，我们发现过去有大量的铝制请求，由于零件的尺寸太大，我们不得不拒绝。铝通常是我们产品组合中的关键材料之一。它非常适用于提供金属3D打印的好处。它是一种非常轻的材料，而且它有非常好的导热性。铝也是我们提供的最廉价的材料。"

连续的生产周期

X Line 2000R使用直接金属激光熔化（DMLM）方法进行增材制造。无论是铬镍铁合金还是铝，该工艺涉及使用高功率激光器将所需的形状熔化到粉末状的金属床上。首先，一层金属被均匀地沉积在构建托盘上。粉末是非常细的，每个颗粒在15-65微米之间。接下来，两个强大的1000瓦激光器在这一层上绘制出零件的横截面形状，然后再沉积一层金属粉末，重复这一过程。可以对激光器进行编程，使其在粉末层中熔化不同的截面，允许在一次构建中打印多个零件。