片材鋁合金3D打印新技術：原位支撐、無需脫脂燒結，Alloy完成A輪融資2600萬美元

南極熊導讀：這是一種思路非常獨特的鋁合金金屬3D打印技術，不需要使用鋁合金粉末，而是使用鋁片，同時涉及到粘合劑粘合工藝和激光切割工藝，不需要脫脂燒結，已經(jīng)具備工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的潛力。據(jù)稱比傳統(tǒng)生產(chǎn)或傳統(tǒng) 3D打印更便宜、更具可持續(xù)性。

2023年5月，南極熊獲悉，金屬增材制造零件供應商Alloy Enterprises 在A輪融資中共籌集了 2600 萬美元。這筆融資由 Piva Capital 領投，Unless、Flybridge Capital、MassMutual Catalyst Fund、Robert Downey Jr.'s Footprint Coalition（所有新投資者）、Congruent Ventures 和 Riot Ventures（現(xiàn)有投資者）出資，A 輪融資使得Alloy Enterprise 的全部資金增至3700萬美元。



在這項投資的支持下，Alloy Enterprises 將在2023年夏天開始交付量產(chǎn)零件，擴大生產(chǎn)能力，也將積極與客戶合作，從而評估新應用的可行性。它還將探索自動化和軟件方面的增強功能，繼續(xù)擴大團隊。
美國從2000 年的全球最大鋁生產(chǎn)國，變成了2021年僅供應全球2%的鋁，因為生產(chǎn)商紛紛逃往能源更便宜的國家。現(xiàn)在這種新鋁合金零件生產(chǎn)技術，會不會讓相關產(chǎn)業(yè)回流到美國？

Alloy Enterprises

Alloy Enterprises 成立于 2020 年初，旨在解決美國國內對復雜鋁部件的市場需求，美國因制造業(yè)外包而失去了大量鑄造廠。但電動汽車等行業(yè)的需求以及對可回收材料的需求，對堅固、輕質材料（如鋁）的需求，導致對鋁材料零件的需求上升。這些零件包括復雜的幾何形狀、隨形冷卻通道和免工具加工。但是金屬鋁，尤其是 6061 等鋁合金，很難使用粉末床工藝進行3D打印。因此，他們開發(fā)了一種新型增材制造系統(tǒng)，據(jù)說可以促進全致密零件的高打印效率，能夠擴大生產(chǎn)規(guī)模。

基于片材的選擇性擴散鍵合3D打印技術

選擇性擴散鍵合技術涉及兩臺機器。第一個稱為 Construct，分配片狀材料并用激光切割零件的輪廓；第二臺叫Bond machine，零件經(jīng)過擴散粘合過程，將材料片熔合在一起，但涂有抑制劑的區(qū)域除外。在擴散鍵合過程中，堆疊的板材變成一塊材料，其內部水平和垂直嵌套了一些零件。然后支撐材料可以脫落以暴露部件。
步驟一：根據(jù)零件的輪廓和特征，使用激光把鋁片切割成薄片；



步驟二：有選擇地噴射抑制劑以創(chuàng)建原位支撐，以防止材料層結合，形成支撐、懸垂和其他復雜的幾何形狀。



步驟三：在進行粘合過程之前，把切割好的板材放在一起



步驟四：板材在熱和壓力下擴散粘合，形成均勻、穩(wěn)定的合金



步驟五：無需專業(yè)工具即可輕松地從嵌套零件中去除支撐



此工藝結合使用激光切割和擴散鍵合，專為鋁質零件的生產(chǎn)而設計，但不使用鋁粉，這種工藝可以以一種經(jīng)濟高效的方式進行批量生產(chǎn)，同時保持 3D 打印從快速設計迭代到數(shù)字化庫存的優(yōu)勢。

優(yōu)勢明顯，已開始工業(yè)化量產(chǎn)應用

據(jù)南極熊了解，作為選擇性擴散鍵合技術的金屬原料，新型鋁片已經(jīng)按 10 噸規(guī)模進行規(guī)�；�生產(chǎn)，成本比鋁粉低25倍。這種片材的生產(chǎn)，使用的是鋁軋制工藝，也可以制造廚房和汽水罐中的鋁箔。

這種技術制造出來的均質 6061 鋁合金零件，強度和斷裂伸長率都優(yōu)于鑄造工藝。

除了成本低、性能好之外，不使用粉末還有很多好處。它省去了脫脂燒結、篩分和脫粉等步驟。軋制鋁不具有金屬粉末固有的危害，不需要防護設備，不存在材料爆炸的風險。

●設計自由：精密切割和全面支持策略使工程師可以自由地創(chuàng)建具有懸垂和內部通道的復雜幾何形狀。

●精密零件：等溫粘合意味著沒有翹曲，確保您的零件制造準確可靠。

●快速循環(huán)時間：從文件到零件，現(xiàn)有流程比其他增材技術快 25 倍，可實現(xiàn)快速迭代和生產(chǎn)級吞吐量。

●多部分包裝：通過優(yōu)化構建體積包裝達到生產(chǎn)吞吐量

●有限的后處理：無需使用專用機加工設備即可獲得最終零件

●全密：具有棒材密度和體積特性的增材制造零件

●既定合金：獲得具有已知材料特性和成分的最終用途部件，例如 6061

Alloy Enterprises 聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO Ali Forsyth 評論道：“我們擁有一支令人難以置信的團隊，能夠在專注于客戶需求的同時不斷解決艱巨的研發(fā)挑戰(zhàn)，在不到兩年的時間內從發(fā)明到商業(yè)銷售。通過這次大規(guī)模的融資，能夠增加優(yōu)秀的合作伙伴來幫助我們將Alloy Enterprises 提升到一個新的水平。Alloy Enterprises已經(jīng)取得了快速進步，并在三大垂直市場贏得了財富 100 強制造業(yè)客戶，分別是汽車、工業(yè)和重型設備�！�
核心技術專利

南極熊找到了Alloy Enterprises 的專利文件WO2022146912A1 《層壓輕合金零件的結合方法Homogenizing heterogeneous foils for light alloy metal parts》，其核心技術點有很多，大家可以自行下載查看。

本發(fā)明的實施例包括用于使輕合金層壓部件的成分均勻化的方法。這些層壓部件可能是 LOM 工藝的產(chǎn)物。在一些實施例中，部件可包括通過某種方法粘合在一起的多個箔，每個箔包括至少一個芯層和至少一個中間層。在其他實施例中，部件可以包括通過某種方法結合在一起的多個箔，具有均勻芯層和均勻夾層的交替箔。該過程包括在預定的處理時間內加熱以促進固態(tài)擴散在一些實施例中，合金元素遍及零件的主體。固體狀態(tài)擴散在一些實施例中，為了提高 LOM 生產(chǎn)的零件的機械性能，使合金元素的組成在整個零件中均勻化。在該方法的實施例中，沒有明顯數(shù)量的材料被添加到部件中。
[0033] 在一些實施例中，選擇構成箔的組分層的組成和相對分數(shù)，使得完全均勻化的部分具有對應于目標合金的平均組成。使用此方法組合和均勻化的兩層或多層不同合金可以產(chǎn)生第三種合金，這種合金由組分層的成分和厚度決定。在一些實施例中，目標合金具有類似于通常制造的、可商購的鋁合金的成分和材料特性。

本文的一些實施例涉及從具有可比較的機械性能的組成金屬層制造金屬物體的方法。在一些實施例中，這些方法避免在層之間使用粘合劑，而是在構成層之間使用高強度金屬結合來形成物體。對于鋁部件，一些實施例可以使用結合方法，例如擴散結合，瞬態(tài)液相擴散粘接和/或釬焊。材料的特定配置，例如合金成分、合金結構，包括具有不同成分的兩個或多個子層的復合材料，以及工藝條件，例如施加的溫度和壓力，可以通過更短和更堅固的工藝產(chǎn)生牢固的金屬鍵，可用于制造鋁制零件。

層壓輕合金零件的結合方法專利文件下載 3D打印輕合金金屬部件的均質異質箔專利WO2022146912A1.pdf (1.85 MB, 下載次數(shù): 447)

2023-5-23 14:54 上傳

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