惠普HP推出商業化粘結劑噴射金屬3D打印機Metal Jet S100(2)
時間：2022-09-13 10:47 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
金屬粘合劑噴射領域大戰開始
在過去的十年中，制造業發生了翻天覆地的變化。制造業現在正處于第四次工業革命的早期階段，得益于3D打印的加速發展及其加速設計、改進工藝開發的能力，在行業中率先實現了真正的規模經濟。然而，對于金屬AM制造領域，可能是另一個故事。盡管激光束粉末床熔合技術已經能夠做到金屬3D打印規模化生產，但是因為技術、材料、能源等限制，對于大多數用戶而言始終存在著技術壁壘。
△ExOne創始人LarryRhoades，以及世界上第一臺金屬粘合劑噴射3D打印機ProMetal RTS-300
隨后，越來越多的制造商把注意力放在了金屬粘合劑噴射這條賽道上。盡管這項技術的前景似乎較之前者更為美好，但是過程卻異常艱辛。南極熊曾在2021年4月中闡述了觀點：粘合劑噴射金屬3D打印技術產業化，是一場持久戰。而隨著之后行業的一系列整合，以及今年Metal Jet S100的出現，整條賽道的火藥味似乎更加濃烈了。
△惠普與施耐德電氣和 GKN 合作生產了一種用于施耐德電氣NSX 斷路器的新過濾器。該過濾器是使用HP Metal Jet 技術生產的（由Schneider Electric提供）
金屬粘合劑噴射已經存在多年。基于最初在麻省理工學院開發的專利，金屬粘合劑噴射一般主要由美國公司開發和銷售，這些公司希望將金屬增材制造規模擴大到大規模生產，以替代主要由德國驅動的金屬粉末床融合方法。目前，有多家公司要么已經在營銷這項技術，要么正在準備這樣做。
△熱發泡式3D打印
除了惠普之外，有能力在全球金屬粘合劑領域建立市場主導地位的還有三個主要競爭對手。Desktop Metal是這一領域目前最為成熟的集團，它將內部開發的金屬粘合劑噴射技術與金屬粘合劑噴射發明者Eli Sachs的貢獻相結合，還吸收了金屬粘合劑噴射市場領導者ExOne的技術（ExOne于2021年8月被收購，詳情請參考：粘結劑噴射3D打印技術大整合：Desktop Metal將收購ExOne）。幾年來，ExOne 是市場上唯一一家擁有商用金屬粘合劑噴射系統的公司。而這也變相使得Desktop Metal集團在這一領域市場上占有著重要地位。
△Desktop Metal收購ExOne
第二個競爭對手Markforged集團也起源于大波士頓地區，這兩家公司的結構非常相似，Markforged也是Desktop
Metal在金屬絲熔融沉積領域的直接競爭對手。兩家公司都率先并幫助建立了這一領域，都通過SPAC上市籌集大量資金，并且都進行了重大收購以加速金屬粘合劑噴射業務的發展。Markforged從Hoganas集團收購了瑞典公司Digital Metal（詳情請見：Markforged以4000萬美元收購Digital Metal，將規模量產高質量金屬3D打印部件）。與ExOne一樣，Digital
Metal多年來一直提供金屬粘合劑噴射服務。只不過ExOne專注于大型金屬原型和工具，而Digital
Metal則專注于大批量的小型精密零件。盡管這幾年來Digital
Metal僅將其技術作為服務提供，并且在2019年才開始營銷系統。這仍然意味著Markforged和Desktop
Metal已經在全球市場上出現了同類的商業產品。
△Markforged收購Digital Metal，將為未來發工業化發展奠定基礎
相比前兩家公司，第三個競爭對手GE Additive似乎稍稍落后。這家公司于2016年通過高調收購EBM公司Arcam和激光PBF公司Concept Laser進入金屬AM市場，預計還將推出商用金屬粘合劑噴射系統，目前稱為H2，并已展示某些汽車生產應用在測試版客戶中的可行性。
當然，還有其他具有類似技術的潛在競爭對手，例如總部位于加利福尼亞州的3DEO，這家公司通過內部開發的系統積極大規模生產低成本零件。不過目前，在全球范圍內，MBJ硬件之戰將主要在這四家公司之間展開。
惠普的破局法寶？
不同于競爭對手的收購手段，惠普的戰略還是從自家技術開始的。似乎想要復制在聚合物3D打印領域的成功經驗，它的戰略針對了整個制造業并與其他制造技術競爭更大的蛋糕，而不是其他金屬3D打印工藝。正如現任惠普全球負責人兼總經理Ramon
Pastor（以及MJF和Metal Jet上市計劃背后的人）所解釋的那樣，惠普將利用MetalJet
作為從手動裝配過渡到數字裝配的一種手段，減少對勞動力的依賴，同時解決供應鏈相關的挑戰，這兩者都是這個特定時期非常緊迫的問題。此外，金屬粘合劑噴射作為不需要支撐的3D打印工藝，可使工程師充分利用增材制造在復雜幾何形狀和定制子組件方面的幾何優勢。與減材和成型工藝相比，環境影響更小。這對勞動力成本很高的西方市場似乎更為重要，能夠將大部分人從體力勞動中轉移出來，還能有效地重新分配資源。
△與GKN合作，施耐德電氣690-V電源濾波器的新組件采用HP Metal Jet技術生產，由于這些類型的濾波器形狀復雜，其他工業制造能力無法實現這一目標。照片由施耐德電氣提供。
此外，惠普似乎對Metal
Jet的實際3D打印過程具有更大的自信。作為數字印刷工藝全球領導者，與傳統金屬制造工藝相比，惠普的獨特地位能夠在某些特定的幾何形狀產品中推動客戶價值。與其他金屬3D打印工藝相比，Metal
Jet在構建階段能夠提供高達十倍的生產力水平。另外，金屬粘合劑噴射可以使用許多MIM（金屬注射成型）工藝相同的粉末，這可以縮短新材料合格的時間要求。惠普期望能夠利用的第三個優勢基于其在工業熱噴墨打印技術開發方面長達數十年的經驗，這意味著能夠依靠市場上最高效的打印頭（1200
dpi、4倍噴嘴冗余、高級錯誤檢測、高速校準、易于更換）和最有效的粘合劑。HP的乳膠粘合劑的特點是長聚合物鏈緊密堆積成為顆粒并分散在液相中。這使得成品低殘留碳、低溫固化以及實現更高的精度、光潔度質量和生坯強度。
△乳膠粘合劑
端到端的Metal
Jet工作流程是最具挑戰性的，因為它超越了打印本身，對于將金屬3D打印擴展到大規模生產至關重要。似乎從MJF技術中吸取了許多經驗教訓，HP推出了S100
Metal
Jet系統以及品牌專用機器，用于粉末管理、固化和粉末去除。粉末混合和篩分單元支持多臺打印機，通過有效混合和控制新鮮材料的添加以及自動將粉末加載到構建單元來提高工藝經濟性。除粉裝置還改善了工藝和勞動經濟性，同時營造了一個清潔安全的工作環境。可以添加多個單元以提高生產率。這比其他同類產品更具一定的優勢。
△Multi Jet Fusion基于Powder Bed Fusion 3D 打印技術，旨在使用塑料制造零件和功能原型。
惠普目前唯一無法管理的工作流程是燒結階段，這需要高度專業的知識。因此，惠普正與Elnik系統等專家在燒結方面密切合作。當數字增材批量生產時，或許還將需要更復雜的零件處理和分揀系統，但這可能必須通過諸如AM Flow等公司推出的機器進行下一步探索了。
3D打印商業化的新階段
根據SmarTech關于“Market for Bound Metal Additive
Manufacturing
2022”的報告來看，預計到2030年，整個行業將生產540億美元的零件。而相較于目前的市場份額而言，收購ExOne的Desktop
Metal占首位，其次是收購了Digital Metal的Markforged。GE的技術推廣大多基于客戶，預計今年可能也會強勢推廣。
△惠普在 3D 打印機制造領域的優勢在于其從 2D 打印中吸取的教訓。
因此，惠普的商業化可能需要迅速趕上。憑借大眾汽車這樣的大客戶以及惠普自身的制造影響力，做到這一點是很有可能的，正如它曾經快速占領聚合物3D打印市場一樣。另外，惠普在宣布計劃5年后的今年推出HP
Metal Jet S100可能也是一種挽留老客戶并且吸納新投資的策略，為了來日的大戰積蓄實力。
總之，對于3D打印行業有興趣的小伙伴而言，S100發布后惠普的前幾輪收益報告值得關注一下。這不僅對于這一領域投資意義重大，對于金屬3D打印公司的未來規劃以及明年的行業基調也有著巨大的意義。不可否認的是，3D打印正在進入商業化的新階段。
(責任編輯：admin)
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