金属3D打印机的世界动向

金属3D打印机的世界动向

二回专栏:『积极出展推广自我』与『脚踏实地研发实用型机器』的姿态

<同行其他公司的动向(包括展会信息)>

众所周知,我司的业务是提供金属3D打印代工服务,以及为研讨(OPM250/350L)设备的公司提供样品打印及技术支持。
进入今年以来,研讨购买设备的企业激增,截止9月份为止样品打印的订单超出了预计的3倍。加上马上在11月份的JIMTOF展会上我们将投入新机种OPM350 L,预计样品打印需求会增加到3~4倍。
在此状态下,我们也不断的吸收优秀的技术人员扩充我们的团队,不过仍然会有不能完全满足客户交期需求的时候,在此也借这个专栏向客户致歉!
言归正传。今年我也去参观了很多国内外的展会,也和包括很多同行公司人士交换了一些意见,有了很多收获。

欧美的金属3D打印机公司们在展台的布置、宣传方法上做的比较好,看起来漂亮,人们也容易接受。通常展会上他们都能成为人们注目的焦点。
但是作为每天实际使用金属3D打印机做打印生产的我来说,对关键的技术环节是很惦记的。如没有基准面的打印件是如何去测定以保障2次加工的精度?抱着这个疑问,只要有机会,我会向他们询问

  • 展示的样品是以哪里为基准找的中心来进行2次加工的?最终能达到的精度为多少?
  • 产品寿命有多长?

遗憾的是各个海外金属3D打印机厂商们都很难有一个让人信服的回答。让人感觉他们的使用范围还很难达到精度要求高的市场。而且除了少数超大型集团以外,多数还处于未达到能对应量产水平,还是一种在摸索的状态。

图1-① 打印件的比较(基准面的重要性)

搭建房屋时,要进行正确的测量做出正确的基准。
测量不正确的话房屋会有缺陷

基准面顾名思义是下一步加工的基准。
如果没有和最终产品的精度要求同样的高精度的基准面,最终产品的精度也无法保障

仅有激光打印的金属3D打印机・・・
 ・基准面无法制作。
 ・底板只能当基台(无法流用)。

图1-② 打印件的比较
  • 其他公司打印的产品例

    ※疑问:如何通过2次加工得到最终产品?由于没有基准面,所以往往需要很多的加工余量,这样和传统加工有什么区别?2次加工的基准面如何去测定?・・・

    其他公司打印的产品例
  • 市场要求的产品水准

    ※市场对模具、产品的精度要求是很高的,
    通过图片可以一目了然・・・

    市场要求的产品水准

我司每天在造形业务和样品加工上都会面临严格的精度及机械强度性能要求,打印后的产品需要和传统加工的产品经过同等规格的检查。无时不刻的在和超出公差、设计缺陷等问题进行战斗,在过程中也积累了很多技术含量。金属3D打印市场现状还是一个没有完全成熟的市场。慢慢的大家会认识到提供打印代工业务的公司也分为“仅仅只是使用打印机类似复印般的打印公司”与像我司这样“拥有多数设计/生产优秀工程师一直在研发技术的打印服务公司”这两大类的。我个人是希望这两种公司都能有好的发展。

<研发实用型机器的视点1>

众所周知,各金属3D打印机厂家在打印速度上的竞争是非常激烈的。我们也在提升速度上投入了大量的研发。提升速度最直观的方法有两种,一是在提升机器搭载的激光发射器的功率,二是增加激光发射器及检流计扫描的数量达到多激光扫描。但是这两种方法都会增加机器成本。我们研发的方向是尽量在不增加成本的前提下提升打印速度。在第一回的专栏里提到过的“并行扫描方式”。在采用上述两种方法之前先最大限度地优化目前的扫描效率。
提升激光扫描速度的同时还必须保持高度的熔融率。包括为防止打印件内部有非金属介质混入,工作室密封技术也必须提升。还有为保证长期正常运作的耐久试验、机械性能试验、厂家保障等内容都必须实施。
如果只是展示炫丽的样品,很早我们就可以在展会展示了。但是如果造成客户的错觉,误认为在展会上看到的炫丽样品买了机器后马上就可以做出来那就问题严重了。所以我们在经过多次的试验后才慎重决定在2016年11月17日开始的JIMTOF展会上推出。
此次展示的内容是并行扫描(和公司以往机器相比,打印时间最大提升56%、切削时间最大提升58%)。另外我们复合型打印机中最大特征的切削功能也较以往提升,切削后的粗糙度比以前更小。

图2  样品简介

图片上面是1年前用OPM250L打印的产品,图片下面是根据研究得出的结果优化后的产品。利用我司新研发的OPM专用刀具切出来的产品的面粗糙度要比使用以往刀具切削出的粗糙度无论是Ra※还是Rz※都要高1.5倍以上。此刀具已申请国际专利并准备正式开始推广。

图3 新式刀具的多层方式新加工法

<研发实用型机器的视点2>

客户在购买金属3D打印机后,能否充分顺利的使用它,仅进行基础的设备操作的培训我觉得是不够的。我认为需要给客户提供更多的信息。如除了材料物性和一般机械强度数据以外,造形产品如何设计、各种材料的最适合的2次加工流程、各种疲劳试验结果(S-N曲线等)、残留应力造成的变形预测等这些方面的知识都需要给客户提供。
然而上述的数据需要进行大量的试验或者需要实战中长期大量的生产来积累,通常机器厂家是无法完全实现的。而我们OPM公司正是在沙迪克集团里担当这个角色,可以充分给客户提供实战指导和经验。

<关于OPM350L>

10月11日的日刊工业新闻里登载了新机器OPM350L的新闻。

「OPM350L」の外観(材料自動排出自動供給装置付き:オプション)

虽然我个人也很想能更早的推出此机器,但是如上所述,OPM350L是经过了沙迪克和OPM公司的开发人员怀着不分彼此的热情,经过了大量的试验才最终推出市场的。
其他公司有的已经推出了更大型的金属打印机,我个人觉得规格有些过大,从的设备投资及回报率上来考虑,可能只有那些以研究开发为目的的超级集团才能购买。
此次展出的沙迪克OPM350L的尺寸为X:Y:Z=350:350:350(㎜)。这个尺寸也是我们经过考虑过认为是一个现实中比较实用的尺寸,包括此尺寸下的成本回报率(打印速度等)也是比较适合的。
如果比较直观的举例来说的话,350x350x350的尺寸可以对应以下产品

图4  □350mm内的产品实例
  • 350㎜x350㎜可以涵盖喜欢DIY的朋友熟知的百得(BLACK&DECKER)的电动工具的模具所有尺寸。
    ※我个人也喜欢使用

  • 电风扇的叶片<标准为300㎜>,据说为了体感舒服及静音的考虑,尺寸必须要在300㎜以上。

  • 据说引擎是由2500~5500个产品组成的。日本引以为豪的直喷4气缸的气缸盖的打印可以对应。

  • 汽车引擎直喷4气缸的气缸盖
  • 家用电风扇的扇叶
  • 我司的3D冷却水路在世上被广为人知的代表作——电钻模具模块,在250X时一次只能打印一个,但是在350X里
    面可以同时打印2个。
  • 我司擅长的打印机墨盒模具模芯,以前一次只能打印3个,现在最多一次可以打印6~8个。

尺寸的扩大,打印速度和精度的大幅提升,因此我们有信心向大家推出此款新机型,相信不会辜负大家的期望。
※详细数值/参数请参照沙迪克公司的网页。

<JIMTOF展会的机器观看视点>

在JIMTOF展会上,我们将会展现我们在速度・精度上超越其他公司的地方,大家也可以亲身感受到我们的机器和无切削的金属3D打印机的“明显差别”。

  • 展示并行模式下的高速打印状况
  • 展示并行模式打印品,让大家充分理解“精度及効率”
  • 展示与传统工艺的时间比较
  • 展示保障达到产品的高精度要求的设计方法
  • 提供金属粉末的供给/回收自动化,优化操作环境的方案

最后欢迎大家来参观体验在严酷的工厂生产环境中的实际操作状况。