揭秘MetShape公司“LMM”新工艺：基于浆料的超精密金属3D打印技术
时间：2022-12-01 16:25 来源：南极熊 作者：admin 阅读：次
导读：专业3D打印风险投资公司AMVentures一直深谙3D 打印行业的投资前景，该公司投资了 Conflux、Dyemansion、HeadmadeMaterials和许多其他专业公司。南极熊了解到，近来AM Ventures 又筹集了价值1 亿欧元的新基金，专门用于投资3D 打印初创公司，这其中就包括精密金属零件服务提供商MetShape。
作为一家受到AM Ventures青睐的初创公司，MetShape开发了一种独特的金属浆料3D
打印技术，以低成本生产小尺寸且高精度的组件。基于浆料的金属3D打印技术可以称之为增材制造领域内的“另类”，这是一种并不主流却充满创意的技术。
金属浆料3D打印和MetShape的渊源
MetShape的历史与另一家AMVenture投资的公司——Lithoz密切相关。Lithoz的陶瓷数字光处理（DLP）是2006年在维也纳大学发明的。2015年，普福尔茨海姆应用科学大学与Lithoz合作，将其技术移植到金属上，作为一个致力于回收磁铁的研究项目。Lithoz将其技术适用于金属，而该大学则专注于制造高密度金属部件所需的棘手的排胶和烧结步骤。磁铁回收从未成功，但该小组确实开发了一种称为基于光刻技术的金属制造（LMM）的工艺，用于生产具有非常光滑表面的高精度金属部件。
△LMM技术原理。图片来源：MetShape
LMM也被我称为
"浆料立体光刻技术（SLA）"，它是一种工艺，通过大桶光聚合系统打印出含有金属颗粒的树脂。然后将产生的生坯部件进行脱模，随后进行烧结。由此产生的金属部件是精确的，最重要的是，相当光滑，包括内部特征--这是一个独特的好处。一旦项目被拨入，就可以低成本地进行系列化生产。
2019年，Lithoz剥离了Incus3D，将LMM系统商业化，而MetShape则是作为LMM服务提供商，以及其他工艺的烧结和排胶的外包合作伙伴而创建。
LMM的优势是什么？
在大桶光聚合步骤中，通常使用DLP和SLA。这意味着商业上可用的光源、树脂和加工技术可以被纳入LMM中。在4立方厘米到0.1立方厘米的范围内，LMM具有特别的优势。通过创新的LMM技术，精确的小型和微型金属部件的光谱最终可以被添加制造，这在以前是不可能的。
△由MetShape制造的3D打印医疗设备部件。图片由MetShape公司提供。
未来，我们可以期待光源、LED和其他投影技术以及其他机器配置方面的进展，以加速LMM的生产力和采用。此外，与树脂有关的进展可以带来更好的生产力。就金属打印技术而言，大桶光聚合是相对快速和低成本的。随着自动化的发展，处理成本可能会降低。像许多金属3D打印技术一样，主要障碍是烧结步骤。然而，LMM可能比其他技术更好地控制了这一点。
粉末床熔化对小零件来说非常麻烦，而且成本很高。粘合剂喷射可能是有意义的，但LMM更平滑，并能实现更大尺寸的细节。一些粘结剂喷射部件在生坯状态下也容易塌陷。自动化的后处理程序可能会实现光滑的表面，但成本更高。
MetShape首席执行官AndreasBaum博士说："在比较粘结剂喷射和LMM时，需要考虑的一个关键因素是，用LMM技术生产的生坯部件更加牢固，即使是非常小的部件也能轻松地从打印机中提取出来，可以更容易地处理。因此，LMM技术特别适用于有效制造小于边长为2厘米的立方体的零件。除了LMM技术外，比这更大的零件也可以用粘合剂喷射技术经济地制造。这两种技术相互补充，满足不同的需求。LMM比粘结剂喷射的分辨率更高，因此，边缘更清晰，表面质量更好。”
LMM真正发光的地方是用于非常小的物品，或者光滑度至关重要的地方。浆料SLA工艺还允许制造具有光滑的内部空腔、孔、通道和销钉结构的部件。对于某些内部几何形状，该技术可能是独一无二的，因为残留的树脂可以从结构内部冲洗出来。这意味着，你不必敲打或依赖磨蚀流加工等工艺来获得光滑的内部通道。由于这个原因，它可能是制造复杂部件的最低成本技术，这些部件小于每条边2厘米的立方体。可以联想一下热交换器、喷嘴和带有冷却通道的部件。
△LMM和其他金属成形技术的对比。图片来源：MetShape。
这似乎是一种限制，但它实际上使公司能够集中精力。更高的分辨率还自动确保，如果有重叠，价值更高的部件将意味着客户选择LMM而不是粘结剂喷射。此外，这些类型的小部件就其性质而言，往往价值很高。更强的生坯状态也可以帮助公司处理比粘结剂喷射更多的几何形状。更重要的是，生坯状态的崩溃其实是不可预测的，可能会阻碍生产力和客户的选择。
关键的烧结步骤
收缩是粘结剂喷射和所有类似的基于烧结的技术的问题。鲍姆博士认为：“对于LMM，烧结过程中发生的收缩是非常可重复的。根据材料的不同，它大约是18%。因此，我们在为客户建造生坯部件时加入这一比例，在整个生产链的末端提供一个尺寸精确的成品部件。"
预测能力可以成为快速获得第一个零件的真正优势。另一个优势是，在打印过程中，不需要额外的支撑物，也不需要随后的移除，这需要额外的成本。粗糙度高达Ra
2 μm的光滑表面可以直接从打印机中实现，而1μm的表面可以通过自动后处理技术实现，MetShape公司有能力实现这一结果。
AM Ventures高级合伙人AloisHotter也强调了控制烧结过程的必要性。
掌握间接增材制造工艺的关键是在生坯部件被3D打印后控制基于高温炉的烧结过程。Andreas
Baum周围的团队结合了必要的能力，并与机器制造商Incus、普福尔茨海姆大学和烧结炉制造商Carbolite
Gero紧密合作，拥有独特的烧结技术。MetShape不受任何特定技术的束缚，这意味着公司始终处于技术的最前沿，可以为客户提供新的材料开发和高度可扩展的工业项目的合作项目。我们看到的项目是通过优化工艺参数实现最佳表面，从而使生产速度比传统的基于工具的制造工艺快三倍，同时大量减少成本。”
鲍姆博士赞同AM Ventures关于公司的核心排胶和烧结知识的独特优势。特别是在烧结方面，该团队已经取得了成果，可以在不进行后期加工的情况下制造零件。
鲍姆博士说：”这代表了一个重大的优势，因为在金属零件的增材制造中，超过60%的可能应用没有超过原型阶段，因为与后处理有关的成本过高。“
这种烧结技术和控制力不仅能使公司获得其他公司无法获得的业务，而且还能加速其销售周期。MetShape公司可以更快地制作原型并定价，然后与客户开展业务，而不是为了寻找值得购买的客户而产生滞后和成本。
LMM的机会是什么？
AM
Ventures的AloisHotter具体说明了他预测MetShape具有潜在影响的行业，他说："我们目前在医疗和奢侈品领域看到了大量的需求，这些行业即将腾飞。MetShape已经获得了将许多项目推向规模化所需的经验。这确实是为行业带来烧结技术并实现增材制造的大批量生产所缺少的部分。"
在奢侈品和珠宝行业，MetShape已经制作了戒指、吊坠、手表外壳和耳钉。在那里，更快的迭代和减少浪费的能力将加速MetShape的采用，即使是通过一些手工工艺。鲍姆博士还设想了个性化或定制产品的潜力。
在医疗领域，鲍姆博士认为大量应用于医疗生产资源和工具，以及手术设备，未来还有植入物，其中质量和病人特定的几何形状很适合MetShape。薄壁和低表面粗糙度可能是该公司在该行业的关键差异化因素。他还透露，该公司已经生产了广泛的医疗设备，如手术设备和植入物的原型。
在小型医疗仪器、电子产品或小型机器人部件中，LMM可能是最便宜的技术，特别是在内部纹理、通道或结构是驱动力的情况下。有数十亿的集成电路、复杂组件、散热器、热交换器、电子产品、奢侈品和机械组件可以使用LMM零件。其中，数百万个SKU可以通过LMM进行3D打印，比其他技术的成本效益高得多。
鲍姆博士解释说："MetShape可以实现小型和微型金属应用的经济制造，即使是中小规模的年产量，以及每年高达10万件甚至更多的大批量生产，因此填补了以往MIM技术或其他增材制造工艺无法覆盖的空白。与基于工具的MIM技术相比，间接增材制造不涉及高昂的初始成本或所需工具的漫长等待时间。此外，必要的调整可以更快、更容易地进行，从而减少开发过程中的风险、成本和时间。与MIM相比，MetShape的增材制造工艺正在实现小批量、高可变性和各自零件谱的灵活性"。
MetShape是医疗、航空航天、工业和电子公司的服务提供商和可扩展的生产伙伴，这些公司不想在内部操作复杂的技术，或者想在将技术完全整合到他们自己的价值链之前从购买零件开始。.
此外，MetShape的生产服务特别适用于无法通过铣削经济地制造的高度复杂的精密零件。其他增材制造技术由于缺乏精度和高后处理成本，难以生产一系列小型和微型金属零件。MetShape为此提供了一个解决方案，因为他们能够制造出即用型零件，不需要成本密集的后加工，可以直接进入客户的应用中。在整个工艺链中，这种广泛的专有技术，特别是烧结技术，对于成功的批量生产至关重要。
在排胶、烧结和增材制造方面拥有深厚经验的企业并不多见。MetShape有相当大的机会将其排胶和烧结服务和技术诀窍出售给粘合剂喷射公司。如果有另一种技术出现，彻底改变了生坯零件的制造，MetShape的知识对其仍有价值。鲍姆博士还指出，该公司是一个合作伙伴，可以帮助客户从第一个零件一直到制造，恰恰是3D打印多年来一直挣扎的领域。在帮助企业产业化的过程中，MetShape可以帮助自己和行业加速发展，成为使用3D打印的制造业的力量倍增器。
MetShape的创始团队
MetShape的一个特别优势是创始团队与Incus、Lithoz、Pforzheim大学、TU Wien和AM Ventures的紧密关系。所有这些公司的未来都围绕着一项很少有人了解的技术而展开，而且投资的人也很少。
朗格家族（Langer ）是AM风险投资公司的早期投资者和EOS的所有者，他们也拥有Scanlab的一部分股份。这个光学器件供应商为许多SLA和振镜扫描系统提供动力。在LMM方面进行的研究和应用工作相对较少。但是，Fraunhofer IFAM正在进行的工作是与Incus和公司同步进行的。
因此，MetShape发现自己处于风暴的中心，拥有一项鲜为人知但成本效益很高的制造技术和一个由相对本地的同行组成的网络。在这个网络之外，目前几乎没有对这项技术的广泛关注或投资。
这听起来就像金属粉末床融合技术的初期发展阶段，一小群彼此非常接近的人正在开发一项技术。早在90年代末和21世纪初，这个集体由一些Fraunhofers公司、芬兰伊莱克斯公司和少数几家公司组成。其中一家公司后来被卖给了雷尼绍（MTT），另一家被卖给了DMG Mori（Realizer），另一家（SLM Solutions）被卖给了尼康，另一家被卖给了GE（Concept），还有一家今天仍然是3D打印领域最大的公司，EOS。数十亿的收购和收入来自于欧洲的一个小型技术集群，最初可能只有二十几个人。也许将来，朗格家族会再次这样做，这将使MetShape的起点位置站的非常高。
MetShape专有金属打印技术的出路在哪里？
作为业务的合理延伸，MetShape将成为金属注射成型（MIM）公司的一个重要收购目标。金属注射成型本身是一个价值30亿美元的产业，对于大批量来说是可行的，但启动成本很高。围绕MIM的其他精密微机械加工和小部件制造技术的领域也要大得多。MetShape更加灵活，可以在这个领域中更多地使用迭代，这可能会导致其客户在这里赢得传统加工，以及在许多量级的MIM中赢得。在竞争非常激烈的市场中，MetShape可以加快上市时间，降低成本。而且，不需要将设计、生产技术和规格从小批量转移到大批量，这应该有助于该公司渗透到竞争市场。
医疗或工业领域的特定行业制造公司也会很适合购买它。在某些情况下，奢侈品或半导体领域的公司可以决定收购它，以获得对竞争对手的优势。例如，一些公司在一些精细的加工过程中表现出色，并拥有3D打印手表外壳的专利。
MetShape也可以作为一个独立的公司进行扩展并实现盈利。Prototek或Protolabs，以及类似的公司，也许可以及时收购它。一个有规模的微型加工行业也可能发现这是一家接近其工作领域的公司。合同制造公司，特别是医疗方面的，可能也会感兴趣。
总而言之，我们可以看到，在光滑、高精度的小零件方面，MetShape可以成为工业、医疗、航空航天和奢侈品公司的可扩展的制造伙伴。南极熊认为，其独特的定位、知识和进入市场的能力可以成为征服其他公司难以进入的市场的巨大优势。
(责任编辑：admin)
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