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南极熊3D打印评测中心不断丰富评测产品，很多3D打印的消费者和爱好者一直关注我们的更新，今天我们评测工业级金属3d打印机，普通人很少接触到这样的设备，相信大家应该很感兴趣。2015年3月25日，我们来到了北京经济技术开发区的航星利华（北京）科技有限公司，见到了德国Concept Laser公司的工业级金属3d打印机Mlab cusing R。航星利华是该产品的中国代理商，并提供3D扫描和3D打印的整体解决方案。
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官方介绍
德国在金属3D打印技术的研究和应用一直走在世界的前列，德国国内就有很多从事金属粉末成型的各种技术的服务商和设备商。而在激光熔化（LaserCUSING）技术领域处于领先地位的是德国的Concept Laser公司，该公司并拥有LaserCUSING技术专利，一直被视为最具有前景的金属激光熔铸领域的先锋，同时也是该领域顶级供应商之一。公司提供运用 LaserCUSING® 金属技术的标准机型的设备及客户定制设备，以其在行业领域多年丰富的应用经验，提供可靠的加工处理和高效化的解决方案。 德国Concept Laser GmbH官网：www.concept-laser.de 航星利华作为Concept Laser公司的代理商，为企业提供差异化产品设计及制造，利用3D 扫描和 3D 打印技术满足用户的三维扫描、逆向加工、质量检测、3D 打印装备服务等需求。目前已为军工、航空航天、医疗、装备制造等行业客户提供了 1000 件次的设计和制造服务，为 100 余家知名企业提供技术咨询服务。是一家能满足精密打印技术服务的创新型企业。 Concept Laser（中国代理）航星利华：www.aavc.cn
外观
今天介绍的产品是MLab cusing R型号，小编进门的时候就被巨大的国旗吸引，然后到处找工业级的设备在哪？工程师告诉我，眼前这个冰箱大小的机器就是金属3D打印机！原来打印金属的机器也不大啊，跟小编预想中庞大的形象不太相符。现场小编看到这款设备摆放灵活，方便运输，而且周围没有粉尘之类的污染，看起来也比较环保卫生。小编问了一下，这台机器虽然是进口的，但220V电源即插即用，而且最大功率也不过1.5kW，相对比较节能。不过毕竟是工业级的设备，需要用工业上的三相电。 据工程师介绍，MLab cusing和MLab cusing R系列都采用100W激光，构建空间小，“R”型改进了送料系统，扩展了打印材料，并配套设备QM质量控制模块，精度可达到0.05mm。主要应用于航天航空、汽车制造业、数字医疗、珠宝行业、模具领域。
设备参数
【产品型号】MLab cusing R
最大成型尺寸 | 90x90x80mm | 构建速度
| 1~5cm3/h | 单层厚度 | 15~50μm | 激光发射器功率 | Fibre laser 100W | 扫描速度 | 最高速度为7m/s | 激光光斑直径 | 40μm | 电源支持 | 16A | 最大功率 | 1.5KW | 产品尺寸 | 705x1848x1220mm | 重量 | 480kg |
技术原理
LaserCUSING®,是取CONCEPT激光公司的头字母C与英文单词“FUSING”（完全熔化）结合而成，这是一种利用3D CAD数据，将金属粉末材料逐层烧结出任意几何形状金属部件的的工艺。
金属激光熔铸工艺，即是某标准成份的金属粉末被高能量光纤激光小局部融熔；这一局部是依照预先设置的点和位置完全融熔，而后固化；这意谓着在完成的部件便可获得非常理想的金属性能。部件的轮廓及内部构造是利用反射（扫描）镜反射出的激光束作用在金属粉末烧结而成；在一层烧结完成后，构造台降低几十微米，机器自动铺上一层金属粉，再烧结这一层，一层层叠加，即得到所需部件构造产品。 LaserCUSING®的独特技术是依照“岛形原理”的随机暴光策略，激光在每一工作层面上被分成片段－即所谓的“岛形”，并连续作用在金属粉末上。这一专利技术大大降低工了元件（熔铸）过程中内应力的产生，从而降低了产品误差。这种技术使得生产出的金属部件优于铸件的性能。
工艺优势
说了这么多书面的话，简单点讲，这种技术有什么优点呢？ ①【接近原型】
不同于其他3D打印模型手板或者翻模铸造，金属打印可以直接生产部件。简单处理就可直接安装或使用，大大缩短生产时间及费用。 ②【任意形状】
复杂的部件也so easy！可直接生产在部件里面实现孔，管或格子任意复杂结构的金属部件。这是传统加工工艺所做不到的。 ③【优于铸造】
关于LaserCUSING® 设备的岛型原理策略独特，这一专利技术大大降低了元件在生产过程中应力的产生。大体积的部件既能快速成型，又质量优越，性能可超过铸造。 ④【绿色生产】
没有被熔铸的金属粉末可以完全再重复使用，质量不受影响。他们的激光工艺不但实现低排放，还实现高能效转换的生产。
机身细节
正上方有“Concept Laser”的商标，顶部绿色的是状态指示灯。
Concept Laser配备了机载电脑，方便用户直接操作。
显示屏右侧是紧急停止按钮、控制开关、USB接口、复位键等等常用操作键。
机器的中部是打印仓，正面的玻璃窗可以很好观察正打印的状态
机器下侧用于更换耗材，并配有回收瓶，便于剩余粉末的重新利用
机器的背后搭载了降温空调，时刻保持设备内正常的运行温度（室温）
打开后盖，设备的电气部件一览无余，调试维修十分方便
其他配件
手套密封箱，清洁零件、回收粉末
振动仪，筛选粉末进行回收
左：UPS防断电系统，右：粉末防爆垃圾桶
防氧化防爆保护气：氩气瓶
耗材
机器不大，但打印材料种类却十分广泛。所用耗材为公司专供材料，包括各种金属和合金粉末，如钢、铝合金、镍合金、钛合金以及纯钛、钴铬合金、铜合金以及贵金属合金等。
LaserCUSING®材料（活性材料）
| CL 20ES | Stainless steel (1.4404) | | remanium star CL | Cobalt-chromium alloy (by Dentaurum) | | rematitan CL | Titanium alloy (by Dentaurum) | | CL 41TI ELI | Titanium alloy (Tial6v4 ELI) | | CL 42TI | Pure titanium Grade 2 | | CL 80CU | (Bronze) | | Yellow gold | (18 carat) | | Sliver alloy | (930 Silver powder) |
打印过程
我们将设计好的stl模型文件在电脑中切片好，通过U盘输入进3D打印机。打开下方的仓门，为设备加入要打印的粉末材料。在设备软件中选择要打印的文件，并且可以排列布局多个文件同时打印。当我们设置好设备运行参数，待机器处理完数据，顶部绿色信号灯亮起，就可以开始打印了。打印过程中，要充入保护气（我们用氩气）防止氧化，保证成型质量。
【操作过程，详见视频】
设置打印参数
激光快速扫描烧结
刮板逐层铺粉
后处理
经过8个小时后，我们打印的不锈钢零件终于打印完了。为了环境卫生和健康，我们要戴好防护手套、防护服、护目镜。打开位于机器下方的粉末仓，用毛刷轻轻拂去零件上的剩余粉末，将其收入到旁边的回收瓶内。清理不锈钢工件可以再空气中进行，清理活泼金属打印工件（如钛合金）需要在手套箱中密封进行。使用手套箱时，将其置于粉末仓的上方，扣紧卡扣将其密封，并充入惰性气体保护。在密闭环境中用气动喷笔（氩气）对零件进行清洁，避免粉尘污染。回收瓶中的粉末要充入保护气放入振动仪筛粉回收再次利用。清洁过后，零件进行线切割从平台中去除出来，进行后续工艺处理。 【安全须知】除了带好口罩防护服外，工作环境要防尘防火。因为金属粉是可以做烟花的，空气中金属粉操作不当可能会引起爆炸。因此除了氩气作为保护气防止氧化外，手套箱、回收瓶、振动仪，有粉末的地方都要做好密封。
从下侧取出工件
清理回收粉末
钛合金需要进入手套箱后续处理
在密闭的手套箱中清理零件，并用氩气保护
回收的粉末进行筛粉后重新利用
复杂零件几小时快速成型
产品应用
【工业制造】Concept laser设备灵活高效，打印的金属部件能经受机械冲击和热负荷，缩短加工周期，在工业生产中带来更多经济效益。
金属3D打印也经常应用于医疗，常用于制造种植体和医疗器械。用钛合金打印的修复体与生物具有相容性，不论是复杂结构的骨科植入体还是医疗器械原型，都可快速成型。 采用钴铬合金、钛合金或其合金，制造出的牙冠、牙桥、支架拥有高质量和密合度，一夜之间便可完成。
【文物修复】
文物藏品随着时间的推移难免会出现老化或损坏，如今3D打印和3D扫描不必接触文物也能收集数据，并且用不同材质打印出来，完整呈现文物的质感。保护我们的文物就是保护我们的历史。 （龙龟，左：未去支撑，中：去除平台，右：打磨抛光）
综合点评
德国工业水平一直世界领先，金属3D打印技术也走在世界的前列。我们经过使用发现，德国Concept Laser的3D打印机精度居然达到了0.05mm，结构紧凑，机器仅有冰箱大小，工作环境如办公室般干净清洁，实属意外。材料利用率高、污染小、功耗低，噪音也控制在可接受范围，这大大增加了设备的适用范围。不论是科研院所、大学院校、还是企业研发，都不会受限制。而且操作流程简单，也使得普通技术人员很快可以上手。 德国制造精密极致的品质，如今成为具有世界影响力的品牌。打印速度高、表面质量好以及打印质量稳定可靠名不虚传，这也主要得益于其过硬的工艺过程监控系统以及各种应用材料的开发。仅一台设备，它的应用范围居然十分广泛。Concept Laser可以加工多种材料，处理各种各样的金属零部件，比如：不锈钢、热作模具钢、钴-铬合金、镍基合金，活性粉末材料如铝、钛的合金，贵金属如金或银合金等，小编都快数不过来了。在质量上也能够优于铸造。这种多功能性使得该产品能广泛用于航空航天、汽车、医疗和牙科、珠宝设计等行业。小编虽然见过的工业设备不多，但眼前这款设备足以满足各位的金属打印需求。 以增材制造取代高成本的砂模和铸模工艺，制造出轻巧、高刚性和重量优化的几何结构，而且几乎没有任何设计上的限制。这样我们放开思路就可以设计更快的汽车，更轻的飞机，更精密的仪器了。而快速成型技术可大大缩短产品生产周期，对各位企业家而言，时间就是成本啊~ 如果哪位对这款设备感兴趣，或者需要金属3D打印服务，可以通过南极熊和航星利华联系。
（编辑：太极熊）
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