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聚焦聚合物激光热潮,卷价格还是卷激光束?

文章和图片来源:        时间:2024.09.05        点击率: 594


在过去五年里,金属粉末床熔融OEM厂商之间展开了激烈的竞争,行业媒体称之为激光大战。


那么,现在是否到了迎接聚合物激光热潮的时候了呢?基于聚合物激光的打印技术正处于一个关键拐点,走向更大众化的层面。


究其原因,离不开聚合物激光的几点优势。



以往,工业级选择性激光烧结(SLS)设备几乎不可能以低于20万美元的价格购买到。SLS 领域的早期领导者包括华曙高科(中国)、EOS(德国)、3D Systems(美国)和Prodways(法国)等。近年来,Formlabs(美国)、Sharebot(意大利)和Sintratec(瑞士)等企业推出了多款价格低于5万美元的SLS设备。

今年5月,Sintratec意外宣告破产并停止运营,但就其他方面的发展,对SLS还是持乐观态度。就在上个月,Formlabs收购了一家由两位学生成立的初创公司Micronics。Micronics在众筹网站Kickstarter上成功完成众筹目标的1358%,承诺推出一款售价为2999美元的SLS打印设备。虽然从长远来看,以3000美元的价格,可能无法长期维持这个价格点,但从中可以窥见Formlabs对Fuse系列未来迭代的方向。


另一个是来自捷克的开源项目SLS4ALL。SLS4ALL生产的SLS套件目前正接受全球订单,售价为6,999美元。这再次表明,对于工程师、专业爱好者和中小型企业而言,更具价格优势的SLS设备已成为明确的市场需求。



与金属粉末床熔融不同,聚合物在熔融时通常不会产生较大的残余应力或卷曲。仅金属粉末床熔融而言,就有一批企业专门从事热管理、熔池监测和应力分析,其中不乏一些纯软件公司。而选择性激光烧结没有这些复杂的预处理步骤,相比较金属粉末床熔融更便宜、更快。



SLS是为数不多的无支撑3D打印技术之一。在打印过程中,粉末堆叠提供了结构支撑,并将打印零件固定在适当位置。由于无需支撑结构,使用者可以最大限度地提高装填效率和零件复杂度。SLS的优点有原位打印接头和预装机制等,但也需要克服一些设计挑战,例如清除粉末时的排水孔。

无需支撑结构且减少装配时间可以降低人工成本。然而,这种成本节约会被耗时的粉末处理所抵消。下文将对此进一步讨论。



SLS所使用的聚合物粉末价格最低可至每公斤40-50美元,与最便宜的光固化打印树脂价格持平。在SLS领域中,不乏一些大型工业制造商参与其中,包括巴斯夫Forward AM赢创阿科玛等,开发针对增材制造的特定产品组合。

2024年7月,为了更灵活地满足增材制造市场需求,巴斯夫Forward AM领导层在首席执行官Martin Back的领导下,收购了巴斯夫增材制造业务,并成立了Forward AM Technologie,其全系列产品组合覆盖了增材制造的主流技术。


低成本、易获取的SLS粉末意味着如果打印失败,不会像金属增材制造那样让人肉疼,对成本产生过大影响。大多数SLS粉末还支持回收再使用,回收率在20-70%之间。因此,更短的开发周期将加速产品开发和商业化进程。

鉴于当前市场状况和近期发展,以下几点值得关注。



在激光大战中,中国在金属领域OME厂商中仍占据重要地位。实际上,这一趋势在各个垂直领域和行业的机电产品中普遍存在。

仅以被称为硬件硅谷的深圳为例,不仅聚集了华为、大疆、比亚迪、一加等知名品牌,还有创想三维纵维立方拓竹科技等等3D打印企业。2023年,铂力特推出16激光金属设备。这些家喻户晓的品牌超越了中国传统的物美价廉的策略,并通过洞察全球市场需求提供行业领先的产品。



可以预见,大批SLS设备将涌入市场,加入西方制造商的竞争。这将推动包括EOS、3D Systems和Prodways在内的大型工业巨头生产价格更低的设备,也会影响前文提到的现有粉末供应商打起价格战。

Formlabs已在全球销售超50%的SLS打印设备。随着SLS的成本效益更加显著且多样化,未来几年SLS将如何改变市场格局,我们拭目以待。



激烈的竞争和不断降低的价格将推动创新。速度更快、性能更强的SLS设备所展现出的前景令人倍感振奋。以色列的3DM正在研究使用二极管激光器的平行激光束技术。如果能够成功,SLS的未来方向不仅仅是增加激光器数量,更有可能从目前的点状技术转变为层状技术。

尽管可能无法与数字光处理(DLP)、选择性区域透光技术(LCD)、掩模立体光固化(mSLA)为立体光固化成型(SLA)带来的产量提升相媲美,但也是朝着这个方向迈出了坚实一步。


多样化的工程级聚合物材料同样具有前景。2014年,Prodways收购致力于开发高性价比SLS 3D打印设备的Verne AM Labs。今年,Verne宣布推出专注PEKK材料且售价不到20万美元的高温SLS设备。


PEKK材料可应用在高要求的航空航天、医疗、汽车和其他工业垂直领域中。类似这样的性能改进将降低SLS技术的使用门槛,并为正规制造商带来更广泛的应用。





打印设备OEM厂商的一个共通问题是对生产流程和后处理解决方案缺乏关注,需要额外寻找多个解决方案供应商来应对生产流程中的非打印步骤。虽然这些解决方案供应商通提供良好的解决方案,但OEM厂商将生产流程视为差异化因素并加以改进,从而推动解决方案的简化,是更值得期待的。

尤其是在SLS领域,选择的材料不同,粉末处理就可能变得混乱且往往存在危险性。改善后处理和粉末回收的成本驱动力足以促使供应商提供更好的解决方案,从而提高客户的采用率。对此,Verne AM Labs与提供端到端解决方案的IntegrAM达成合作。通过垂直整合来提供无缝解决方案的Formlabs也自有一套后处理和材料回收解决方案,比目前市场上的解决方案领先一步。

经济形势起伏不定,增材制造行业内风险投资活跃度也较低。然而,在这种情况下涌现出的价值导向型创新企业往往能够长期生存SLS正在稳步成为与材料挤出和光固化技术同等重要的大众化技术,激光大战最终将呈现何种态势?相信时间会揭示答案。


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