德國(guó)EOS公司在全球范圍內(nèi)無(wú)疑具有廣泛的品牌和行業(yè)影響力，通過持續(xù)研發(fā)新產(chǎn)品、新技術(shù)以及改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品保持了行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)金屬3D打印技術(shù)的發(fā)展與突破，以及取得的成就，與EOS公司也有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。
在大規(guī)模、低成本增材制造的需求背景下，行業(yè)內(nèi)多家公司均推出了相差不多的解決方案，但EOS公司卻一直都在走差異化的路線，通過底層技術(shù)創(chuàng)新，不斷引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展方向，同時(shí)也推動(dòng)了增材制造行業(yè)其他優(yōu)秀解決方案的推出。本期內(nèi)容，3D打印技術(shù)參考旨在梳理這家3D打印行業(yè)龍頭，在不到十年的時(shí)間里推出的先進(jìn)技術(shù)，及對(duì)行業(yè)的影響意義。
首先提出面燒結(jié)3D打印概念
2018年11月，EOS宣布推出LaserProFusion技術(shù)，它采用近百萬(wàn)個(gè)二極管激光器排成陣列激光，瞬間一次性燒結(jié)粉末材料，相比過去的單個(gè)CO2激光器，新技術(shù)的燒結(jié)速度快出10倍。EOS將其稱為是能夠取代注塑成型的“革命性的聚合物增材制造技術(shù)”，它將使工業(yè)3D打印在未來(lái)市場(chǎng)更具吸引力。
LaserProFusion總輸出功率可達(dá)5千瓦，在進(jìn)行單層掃描時(shí)，只激活與CAD數(shù)據(jù)相匹配的二極管，整個(gè)截面同步燒結(jié)，這比依賴單個(gè)激光光斑沿整個(gè)構(gòu)建區(qū)域移動(dòng)的方式自然要快很多。EOS介紹，LaserProFusion技術(shù)使聚合物連續(xù)制造提高到了新的生產(chǎn)力水平，在5000-10000件的制造量級(jí)中相比注塑成型更具成本效益，足以與傳統(tǒng)注塑技術(shù)同臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)。
LaserProFusion概念的推出，彰顯了EOS對(duì)技術(shù)的引領(lǐng)水平，也推動(dòng)了整個(gè)3D打印行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和標(biāo)準(zhǔn)的提升。促使競(jìng)品公司為保持市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，革新了制造方案，對(duì)整個(gè)增材制造行業(yè)的發(fā)展具有促進(jìn)作用。
FDR技術(shù)，高精度制造高性能塑料
Fine detail resolution (FDR) 技術(shù)是EOS公司于2019年推出的基于SLS粉末床激光燒結(jié)商業(yè)化解決方案，區(qū)別于傳統(tǒng)上使用CO2激光器，F(xiàn)DR技術(shù)使用CO激光作為能量源。實(shí)現(xiàn)了精細(xì)細(xì)節(jié)分辨率的飛躍，使曾經(jīng)傳統(tǒng)制造方法無(wú)法企及的應(yīng)用和市場(chǎng)成為可能。
CO激光器的輸出波長(zhǎng)為5（5-6）μm，不同于10.6（9-11）μm的CO2激光器。由于某些材料在5μm和9-10μm處具有不同的吸收系數(shù)，因此存在與波長(zhǎng)有關(guān)的光-材料交互作用問題。對(duì)于PE、陶瓷、玻璃來(lái)說，它們對(duì)CO激光具有更高的吸收率，使其在這些材料的加工領(lǐng)域有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
FDR技術(shù)的最大特點(diǎn)是能夠創(chuàng)建具有高細(xì)節(jié)分辨率的高質(zhì)量零件，能夠達(dá)到與立體光刻 (SLA) 技術(shù)相當(dāng)?shù)募?xì)節(jié)分辨率。對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)且精度要求極高的工業(yè) 3D打印應(yīng)用（如過濾器單元、流體導(dǎo)管和電子元件），F(xiàn)DR技術(shù)的先進(jìn)工藝可確保生產(chǎn)出與原型一樣復(fù)雜的零件。這項(xiàng)技術(shù)是聚合物3D打印領(lǐng)域的重要進(jìn)步，突破了細(xì)節(jié)分辨率的界限，并開辟了新的應(yīng)用。憑借其實(shí)現(xiàn)高分辨率細(xì)節(jié)和工業(yè)效率的獨(dú)特能力，基于SLS的FDR技術(shù)是滿足高精度聚合物增材制造需求的絕佳選擇。
切換賽道，引領(lǐng)SLM工藝再創(chuàng)新
EOS一直是全球金屬3D打印技術(shù)開發(fā)的引領(lǐng)者。在業(yè)內(nèi)諸多金屬3D打印設(shè)備商大力發(fā)展具有超大幅面、數(shù)十臺(tái)激光的SLM金屬3D打印裝備時(shí)，EOS并沒有跟進(jìn)，而是選擇從底層繼續(xù)攻克該技術(shù)的生產(chǎn)潛力，主張更快速、更穩(wěn)定、更高質(zhì)量的制造。
▲ AMCM M 290-2 FLX
2024年，EOS率先推出行業(yè)內(nèi)首臺(tái)商業(yè)化的光束整形SLM金屬3D打印機(jī)AMCM M 290-2 FLX。通過引入nLIGHT AFX激光器，EOS將成型光斑尺寸從85μm到210μm實(shí)現(xiàn)可調(diào)，可在打印過程中創(chuàng)建更淺、更寬的熔池，進(jìn)而幫助實(shí)現(xiàn)更快的打印速度、更穩(wěn)定的打印過程以及更少的煙塵和飛濺。這些改進(jìn)解決了傳統(tǒng)方法所遇到的局限性，將金屬3D打印的發(fā)展重點(diǎn)轉(zhuǎn)向具有巨大潛力的光束整形方法。據(jù)3D打印技術(shù)參考了解，可變光斑光束整形技術(shù)將很快在EOS M300-4設(shè)備上得到應(yīng)用。
實(shí)際上，科研界已經(jīng)多次證明光束整形對(duì)金屬3D打印的重要意義，EOS新技術(shù)的推出在行業(yè)內(nèi)引起了廣泛關(guān)注，這也導(dǎo)致許多同行開始重新審視研發(fā)方向的問題。業(yè)內(nèi)絕大多數(shù)開發(fā)商在一段時(shí)間內(nèi)將焦點(diǎn)放在了怎樣進(jìn)一步增加打印尺寸以及增加激光器的數(shù)量，而EOS顯然對(duì)是否要卷大尺寸和激光數(shù)量有著不同的看法。光束整形金屬3D打印技術(shù)的推出，展現(xiàn)出了這家公司在引領(lǐng)SLM技術(shù)創(chuàng)新方面的領(lǐng)導(dǎo)者應(yīng)有實(shí)力。
推動(dòng)無(wú)支撐金屬3D打印技術(shù)發(fā)展
Velo3D無(wú)疑是業(yè)內(nèi)首個(gè)提出無(wú)支撐金屬3D打印的企業(yè)，但真正大力推動(dòng)該技術(shù)發(fā)展的卻可能是EOS。根據(jù)3D打印技術(shù)參考的觀察，EOS在2020年之前便開展了SLM無(wú)支撐制造的可能性和局限性研究，并漸進(jìn)式的公開成果，業(yè)內(nèi)多數(shù)企業(yè)則是在2023年逐漸宣布實(shí)現(xiàn)無(wú)支撐3D打印。
歸功于工程師們的不斷探索，使得行業(yè)內(nèi)清楚的認(rèn)識(shí)到，所謂“無(wú)支撐”并不能真正實(shí)現(xiàn)，只能盡可能的增加無(wú)支撐打印的角度。EOS在此方面無(wú)疑貢獻(xiàn)了非常多的經(jīng)驗(yàn)，包括從設(shè)計(jì)層面、工藝層面以及設(shè)備層面。隨著各大廠商均推出了這一解決方案，無(wú)疑進(jìn)一步釋放了金屬3D打印的制造潛力，對(duì)各領(lǐng)域的應(yīng)用，將帶來(lái)更多的創(chuàng)新。
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END
所謂引領(lǐng)或緊追技術(shù)發(fā)展方向，EOS確實(shí)值得稱道。通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和突破，EOS推動(dòng)了整個(gè)行業(yè)的發(fā)展，在全球3D打印領(lǐng)域持續(xù)展現(xiàn)其領(lǐng)導(dǎo)地位。
關(guān)于3D打印技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有發(fā)展到成熟的階段，新技術(shù)仍然層出不窮。當(dāng)前看起來(lái)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)的技術(shù)，可能很快就有新的技術(shù)路線出現(xiàn)，進(jìn)而替代掉現(xiàn)有技術(shù)。3D打印面臨的成本、制造過程穩(wěn)定性等問題還有非常大的進(jìn)步空間，在這期間，也需要有不同的解決方案去競(jìng)爭(zhēng)和試錯(cuò)，技術(shù)將在不斷的滌蕩中發(fā)展前行。
