片材铝合金3D打印新技术:原位支撑、无需脱脂烧结,Alloy完成A轮融资2600万美元

3D打印投融资
2023
05/18
17:09
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南极熊导读:这是一种思路非常独特的铝合金金属3D打印技术,不需要使用铝合金粉末,而是使用铝片,同时涉及到粘合剂粘合工艺和激光切割工艺,不需要脱脂烧结,已经具备工业化规模生产的潜力。据称比传统生产或传统 3D打印更便宜、更具可持续性。
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2023年5月,南极熊获悉,金属增材制造零件供应商Alloy Enterprises 在A轮融资中共筹集了 2600 万美元。这笔融资由 Piva Capital 领投,Unless、Flybridge Capital、MassMutual Catalyst Fund、Robert Downey Jr.'s Footprint Coalition(所有新投资者)、Congruent Ventures 和 Riot Ventures(现有投资者)出资,A 轮融资使得Alloy Enterprise 的全部资金增至3700万美元。

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在这项投资的支持下,Alloy Enterprises 将在2023年夏天开始交付量产零件,扩大生产能力,也将积极与客户合作,从而评估新应用的可行性。它还将探索自动化和软件方面的增强功能,继续扩大团队。
美国从2000 年的全球最大铝生产国,变成了2021年仅供应全球2%的铝,因为生产商纷纷逃往能源更便宜的国家。现在这种新铝合金零件生产技术,会不会让相关产业回流到美国?

Alloy Enterprises
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Alloy Enterprises 成立于 2020 年初,旨在解决美国国内对复杂铝部件的市场需求,美国因制造业外包而失去了大量铸造厂。但电动汽车等行业的需求以及对可回收材料的需求,对坚固、轻质材料(如铝)的需求,导致对铝材料零件的需求上升。这些零件包括复杂的几何形状、随形冷却通道和免工具加工。但是金属铝,尤其是 6061 等铝合金,很难使用粉末床工艺进行3D打印。因此,他们开发了一种新型增材制造系统,据说可以促进全致密零件的高打印效率,能够扩大生产规模。

基于片材的选择性扩散键合3D打印技术

选择性扩散键合技术涉及两台机器。第一个称为 Construct,分配片状材料并用激光切割零件的轮廓;第二台叫Bond machine,零件经过扩散粘合过程,将材料片熔合在一起,但涂有抑制剂的区域除外。在扩散键合过程中,堆叠的板材变成一块材料,其内部水平和垂直嵌套了一些零件。然后支撑材料可以脱落以暴露部件。
步骤一:根据零件的轮廓和特征,使用激光把铝片切割成薄片;

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步骤二:有选择地喷射抑制剂以创建原位支撑,以防止材料层结合,形成支撑、悬垂和其他复杂的几何形状。

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步骤三:在进行粘合过程之前,把切割好的板材放在一起

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步骤四:板材在热和压力下扩散粘合,形成均匀、稳定的合金

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步骤五:无需专业工具即可轻松地从嵌套零件中去除支撑

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此工艺结合使用激光切割和扩散键合,专为铝质零件的生产而设计,但不使用铝粉,这种工艺可以以一种经济高效的方式进行批量生产,同时保持 3D 打印从快速设计迭代到数字化库存的优势。

优势明显,已开始工业化量产应用
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据南极熊了解,作为选择性扩散键合技术的金属原料,新型铝片已经按 10 吨规模进行规模化生产,成本比铝粉低25倍。这种片材的生产,使用的是铝轧制工艺,也可以制造厨房和汽水罐中的铝箔。
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这种技术制造出来的均质 6061 铝合金零件,强度和断裂伸长率都优于铸造工艺。

除了成本低、性能好之外,不使用粉末还有很多好处。它省去了脱脂烧结、筛分和脱粉等步骤。轧制铝不具有金属粉末固有的危害,不需要防护设备,不存在材料爆炸的风险。

设计自由:精密切割和全面支持策略使工程师可以自由地创建具有悬垂和内部通道的复杂几何形状。

精密零件:等温粘合意味着没有翘曲,确保您的零件制造准确可靠。

快速循环时间:从文件到零件,现有流程比其他增材技术快 25 倍,可实现快速迭代和生产级吞吐量。

多部分包装:通过优化构建体积包装达到生产吞吐量

有限的后处理:无需使用专用机加工设备即可获得最终零件

全密:具有棒材密度和体积特性的增材制造零件

既定合金:获得具有已知材料特性和成分的最终用途部件,例如 6061

Alloy Enterprises 联合创始人兼CEO Ali Forsyth 评论道:“我们拥有一支令人难以置信的团队,能够在专注于客户需求的同时不断解决艰巨的研发挑战,在不到两年的时间内从发明到商业销售。通过这次大规模的融资,能够增加优秀的合作伙伴来帮助我们将Alloy Enterprises 提升到一个新的水平。Alloy Enterprises已经取得了快速进步,并在三大垂直市场赢得了财富 100 强制造业客户,分别是汽车、工业和重型设备。”
核心技术专利

南极熊找到了Alloy Enterprises 的专利文件WO2022146912A1 《层压轻合金零件的结合方法Homogenizing heterogeneous foils for light alloy metal parts》,其核心技术点有很多,大家可以自行下载查看。

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本发明的实施例包括用于使轻合金层压部件的成分均匀化的方法。这些层压部件可能是 LOM 工艺的产物。在一些实施例中,部件可包括通过某种方法粘合在一起的多个箔,每个箔包括至少一个芯层和至少一个中间层。在其他实施例中,部件可以包括通过某种方法结合在一起的多个箔,具有均匀芯层和均匀夹层的交替箔。该过程包括在预定的处理时间内加热以促进固态扩散在一些实施例中,合金元素遍及零件的主体。固体状态扩散在一些实施例中,为了提高 LOM 生产的零件的机械性能,使合金元素的组成在整个零件中均匀化。在该方法的实施例中,没有明显数量的材料被添加到部件中。
[0033] 在一些实施例中,选择构成箔的组分层的组成和相对分数,使得完全均匀化的部分具有对应于目标合金的平均组成。使用此方法组合和均匀化的两层或多层不同合金可以产生第三种合金,这种合金由组分层的成分和厚度决定。在一些实施例中,目标合金具有类似于通常制造的、可商购的铝合金的成分和材料特性。

本文的一些实施例涉及从具有可比较的机械性能的组成金属层制造金属物体的方法。在一些实施例中,这些方法避免在层之间使用粘合剂,而是在构成层之间使用高强度金属结合来形成物体。对于铝部件,一些实施例可以使用结合方法,例如扩散结合,瞬态液相扩散粘接和/或钎焊。材料的特定配置,例如合金成分、合金结构,包括具有不同成分的两个或多个子层的复合材料,以及工艺条件,例如施加的温度和压力,可以通过更短和更坚固的工艺产生牢固的金属键,可用于制造铝制零件。


层压轻合金零件的结合方法专利文件下载 3D打印轻合金金属部件的均质异质箔专利WO2022146912A1.pdf (1.85 MB, 下载次数: 105)

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