新技術(shù)：MetShape光刻金屬3D打印（LMM）

導(dǎo)讀：2021年6月，德國(guó)MetShape獲得了增材制造領(lǐng)域領(lǐng)先風(fēng)險(xiǎn)投資家AM Ventures的種子融資，這將公司生產(chǎn)新設(shè)備、擴(kuò)大營(yíng)銷和銷售措施以及進(jìn)一步增加員工人數(shù)。這家公司的重點(diǎn)技術(shù)是一種叫光刻金屬制造（LMM）的3D打印金屬制造技術(shù)，下面，讓南極熊為大家解析一下這項(xiàng)技術(shù)吧！

△使用MetShape的LMM 3D打印技術(shù)3D打印的高精度齒輪。圖片來(lái)自AM Ventures

據(jù)悉，光刻金屬制造技術(shù) (LMM) 是一種用于高精度金屬部件的間接增材制造工藝。MetShape稱，整個(gè)工藝鏈和生產(chǎn)的材料特性可與金屬注射成型 (MIM) 部件相媲美。制造前半程和光固化技術(shù)非常相似，通過(guò)掩膜曝光，將金屬粉末和光敏聚合物粘合劑混合原料逐層聚合，一層一層的制造出一個(gè)立體的生胚部分。后半程類似于粘合劑噴射技術(shù)，將生胚轉(zhuǎn)移到爐中燒結(jié)，去除聚合物粘合劑，組件收縮并形成致密組件。

△LMM技術(shù)流程步驟

兩步法

工藝第一個(gè)階段利用光聚合原理生產(chǎn)高精度生胚部件。起始材料使用了金屬粉末和光敏聚合物粘合劑的組合，并通過(guò)熱刮刀鋪設(shè)粉末層。工藝?yán)�用�?shù)字光處理（DLP）進(jìn)行投影曝光，這能夠精確快速地曝光整層表面。光敏粘合劑局部聚合，從而使金屬粉末粘在一起。隨著構(gòu)建平臺(tái)的逐漸降低，產(chǎn)生了一層一層的三維生胚部分。

△投影曝光

工藝的第二階段將第一步的生坯轉(zhuǎn)移到燒結(jié)爐。聚合物粘合劑被熱去除，而完全金屬化的生坯被燒結(jié)到最終密度，形成致密部件。

△生胚部分（左），完成部分（右）

技術(shù)特點(diǎn)

因?yàn)槟軌蚋呔�度制造，LMM技術(shù)特別適合制造小型和超小型金屬部件。MetShape表示，層厚最小可達(dá) 50 μm，能夠?qū)崿F(xiàn)約 0.1 mm的最小壁厚和最小直徑為 100 μm的微孔。并且打印過(guò)程不需要支撐結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵�料的支撐能力可以在整個(gè)構(gòu)建空間中實(shí)現(xiàn)組件的三維排列。這能夠優(yōu)化構(gòu)建室的使用率，實(shí)現(xiàn)高成本效益。

△技術(shù)流程插圖

由于LMM不需要支撐結(jié)構(gòu)，因此不需要耗時(shí)返工。組件以原料塊的形式從構(gòu)建空間中移出，其中包含的生坯能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的低溫脫模過(guò)程取出，無(wú)需人工干預(yù)。

△燒結(jié)工藝

LMM技術(shù)優(yōu)勢(shì)

• 使用材料廣泛，可加工不可焊接的材料（例如硬金屬）
• 無(wú)熱應(yīng)力，具有高精度和分辨率
• 制造部件具有非常好的機(jī)械性能
• 打印過(guò)程不需要支撐結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)懸垂部分制造
• 可在打印空間中三維排列模型，優(yōu)化空間利用率
  

△荷蘭ADMATEC的ADMAFFLEX技術(shù)

金屬3D打印技術(shù)

金屬產(chǎn)品是工業(yè)制造的主力軍，為此，許多針對(duì)金屬零部件的3D打印技術(shù)被人們發(fā)明了出來(lái)。南極熊曾經(jīng)介紹過(guò)17種金屬3D打印技術(shù)。這次介紹的LMM技術(shù)也在這17類制造工藝之中，屬于DLP金屬打�。―LP Metal Printing），金屬粉末與光聚合物樹(shù)脂混合，3D打印部件必須經(jīng)過(guò)脫脂和燒結(jié)過(guò)程。

△法國(guó)Prodways的DLP MOVINGLight技術(shù)

除了MetShape公司之外，還有另外兩家公司也提供相應(yīng)工藝，分別是荷蘭ADMATEC的ADMAFFLEX技術(shù)和法國(guó)Prodways的DLP MOVINGLight技術(shù)。另外，最近還有許多金屬3D技術(shù)也非常活躍，例如SLM的無(wú)支撐金屬3D技術(shù)Free Float、Seurat的金屬區(qū)域3D打印技術(shù)、Freemelt的電子束金屬3D打印技術(shù)ProHeat。

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2021-7-7 04:21 上傳

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MetShape公司

△MetShape團(tuán)隊(duì)從左到右：EdgarKintop, Andreas Baum博士, Maximilian Mungenast和Chiara Armbruster。照片來(lái)自AM Ventures

南極熊了解到，MetShape公司總部位于西南部城市普福爾茨海姆，業(yè)務(wù)圍繞著其專有的LMM工藝，憑借該工藝提供咨詢和按需生產(chǎn)服務(wù)。由于技術(shù)太新，公司目前提供的大部分服務(wù)采取咨詢形式，服務(wù)包括材料鑒定、設(shè)計(jì)優(yōu)化和開(kāi)發(fā)特定用途的參數(shù)集。

實(shí)際上，MetShape公司的"LMM"技術(shù)主要是一個(gè)間接的兩步流程。在這個(gè)流程中，混入粘結(jié)劑的金屬原料通過(guò)光聚合成交聯(lián)部件，然后燒結(jié)實(shí)現(xiàn)熱脫膠。據(jù)MetShape公司稱，這種方法能夠生產(chǎn)出具有復(fù)雜懸垂的高分辨率零件，質(zhì)量與金屬注射成型（MIM）的同類產(chǎn)品相似。

據(jù)南極熊了解，這種光聚合成型的方法在陶瓷打印方面已經(jīng)屢見(jiàn)不鮮了，但真正應(yīng)用到金屬材料的研究卻少之又少。這主要是因?yàn)榻饘俨牧媳旧淼拿芏取⒐饩�折射率等都與陶瓷材料有著很大不同，這也使得金屬材料的光聚合成型的難度更加提升。MetShape公司表示，他們的兩步法LMM技術(shù)可以完成高精度細(xì)節(jié)金屬零件的3D打印。因此，這項(xiàng)技術(shù)具有相當(dāng)大的開(kāi)創(chuàng)意義，我們也希望能夠更進(jìn)一步的了解。

自2019年MetShape公司從普福爾茨海姆大學(xué)獨(dú)立出來(lái)后，他們最初利用從巴登-符騰堡州獲得的資金支持，建立起具體的應(yīng)用。他們現(xiàn)在表示希望與IncusGmbH和普福爾茨海姆大學(xué)合作，繼續(xù)開(kāi)發(fā)工藝，保持技術(shù)的領(lǐng)先性。

參考閱讀：

1. Metshape推出光刻金屬制造（LMM）3D打印技術(shù)，并獲Am Ventures投資公司支持
2. Seed financing from AM Ventures
3. The Lithography-based Metal Manufacturing (LMM) -Technology
4. LITHOGRAPHY-BASED METAL MANUFACTURING
5. 技術(shù)貼！金屬3D打�。撼Ｒ�(jiàn)類型概述
6. Stereolithography/Digital Light Processing
7. LA TECHNOLOGIE DLP® MOVINGLIGHT®
8. 發(fā)布會(huì)視頻：SLM Solutions無(wú)支撐金屬3D打印解決方案Free Float
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