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概要

3D打印不再只是一個概念。如今，許多企業(yè)正在憑借這項技術(shù)提升競爭力。越來越多的業(yè)內(nèi)人士帶著設(shè)備、軟件、材料涌入市場。如何在其中突破重圍并不簡單。因此，我們在這里匯總了一些購置工業(yè)級打印機(jī)的注意事項，探討與工業(yè)級3D打印相關(guān)的普遍技術(shù)，我們將在每一類型中推薦至少一款3D打印機(jī)，供您參考。

涉及3D打印機(jī)

12款

包含打印技術(shù)類型

6類

構(gòu)建體積范圍

3,000 cm2 - 250萬 cm2

3D打印技術(shù)的出現(xiàn)

新設(shè)備采用新材料，支持自動化操作，削減成本，處理速度快，加快了增材制造技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

不久前，3D打印（3DP）、增材制造（AM）幾乎只用于原型設(shè)計，它們被認(rèn)為有潛力改變未來。但是，技術(shù)發(fā)展速度之快，使之不再只是發(fā)展的方向或藍(lán)圖，也不是行業(yè)發(fā)展中所謂的下一場革命。新設(shè)備采用新材料，支持自動化操作，削減成本，處理速度快，這一切都加快了增材制造技術(shù)在航空航天、汽車、醫(yī)療保險、牙科、珠寶等行業(yè)的廣泛應(yīng)用。

安永會計事務(wù)所2019年的一份報告顯示，一半受訪企業(yè)預(yù)計他們將在2022年使用增材制造技術(shù)制造產(chǎn)品。事實上，早在2022年前，不少企業(yè)就已實現(xiàn)。舉個身邊真實的例子：全球供應(yīng)鏈?zhǔn)艿叫鹿谝咔閲?yán)重影響，許多醫(yī)院不得不尋求當(dāng)?shù)?D打印供應(yīng)商，來滿足個人防護(hù)裝備的需求。

如果未來屬于3D打印，那可以說，未來早已悄然而至。

為何選擇3D打??？

和注塑成型、研磨、數(shù)控銑削等傳統(tǒng)工藝相比，3D打印給企業(yè)帶來了很多優(yōu)勢。3D打印機(jī)可以生產(chǎn)幾何復(fù)雜但通常沒有結(jié)構(gòu)弱點的整件物體，可避免接頭和密封面常常發(fā)生泄露或機(jī)械故障的情況。

3D打印機(jī)可以生產(chǎn)復(fù)雜零件，規(guī)避傳統(tǒng)方法的設(shè)計限制，同時節(jié)省工具、加工、組裝的時間和成本。

對企業(yè)而言，一體成型的零件生產(chǎn)技術(shù)可以為其節(jié)省工具、加工、組裝零件產(chǎn)生的時間和金錢成本。換句話說，3D打印機(jī)可以不受任何傳統(tǒng)工藝中的設(shè)計限制，完成內(nèi)容定制，同時，也沒有短期生產(chǎn)成本，或使用傳統(tǒng)方式時出現(xiàn)的產(chǎn)品設(shè)計改動問題。

穿梭于琳瑯滿目的3D市場

雖然我們已經(jīng)取得了長足的發(fā)展，但是行業(yè)尚未完全成熟。許多企業(yè)從事的仍是增材制造工作。從業(yè)者始終不斷創(chuàng)新，把技術(shù)方法帶向充滿活力、不斷發(fā)展的市場上。因此，我們看到市場上有豐富多彩的技術(shù)和材料，但與此同時，市場分散也意味著讓人沒有方向。

若您正在考慮投資增材制造解決方案，希望本文能為您提供更多信息視角。首先，本文將簡要介紹選購產(chǎn)品時需要注意的幾個方面，隨后，我們介紹工業(yè)級3D打印市場上的幾項主流技術(shù)。在每類技術(shù)下，我們將介紹至少一款打印機(jī)，并討論其特點，包括能力、精度、材料特性等幾方面。

要點

增材制造已迅速發(fā)展成為行業(yè)不可或缺的組成部分。但是，飛速發(fā)展的后果就是市場分散，難以分辨。

買還是不買？

購買工業(yè)級3D打印機(jī)前，請首先考慮以下幾方面：

全新3D打印機(jī)將主要解決哪些重要的業(yè)務(wù)問題？

沒有一臺萬能的3D打印機(jī)可以解決一切問題。3D打印方法多種多樣，首先必須明確這項技術(shù)要幫您達(dá)到何種目的，再計算投資回報率。這一般取決于您打印所需的材料或復(fù)合材料是否多樣，對打印成品有哪些機(jī)械性能要求，以及一臺設(shè)備是否能滿足您的所有需求。

是否已準(zhǔn)備好采用企業(yè)內(nèi)部AM戰(zhàn)略？

有時，外包3D打印服務(wù)成本低于購置自己的工業(yè)級3D打印機(jī)。如果您需要3D打印的大部分零件可以通過一臺打印機(jī)完成，那么，購置一臺設(shè)備或許是更明智的選擇。您只需確保打印的尺寸符合需求，硬度、彈性、延展度等材料特性符合打印機(jī)要求，以及安裝打印所需的基礎(chǔ)設(shè)施完善（電源、空間、通風(fēng)等）。

然而，如果您需要不同的打印材料，對零件性能有多種要求，那么或許可以考慮外包3D打印服務(wù)，直接按要求打印所需部件。當(dāng)然，您也可以兩種方式強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，企業(yè)內(nèi)部解決常見場景，其余部分走外包渠道。

打印機(jī)運行費用有多少？

一旦確定哪種技術(shù)符合需求后，您還需計算設(shè)備運行維護(hù)的總成本。除了購置設(shè)備的費用外，還需考慮打印耗材以及它們的成本和獲取難度。此外，設(shè)備可能還會涉及其他運營成本，例如安全設(shè)備、通風(fēng)、管道等基礎(chǔ)設(shè)施，后期處理也可能涉及時間和人力。當(dāng)然，您還要考慮操作打印機(jī)是否需要專業(yè)技能？企業(yè)現(xiàn)有員工是否可以操作？或許從長遠(yuǎn)來看，各種開銷讓人望而卻步，無法大規(guī)模采用這項技術(shù)。

要點

工業(yè)級3D打印機(jī)的總成本可能很高。在正式行動前，建議對比替代方案，確保做出正確選擇。或許外包3D打印服務(wù)更合適。

工業(yè)級3D打印機(jī)類型

常用的工業(yè)級金屬3D打印設(shè)備基于選擇性激光熔融（SLM）技術(shù)。還有些設(shè)備采用燒結(jié)技術(shù)，這是一種與熔化類似的過程，但是材料被加壓并加熱到足以凝固但又不至于液化的溫度。采用這些技術(shù)的打印設(shè)備，其基本工作原理如下：

軟件將3D模型切分成平面，3D打印機(jī)根據(jù)切分平面打印成品。打印時，3D打印熱床上會被噴上一層特殊粉料，隨后，激光束根據(jù)所用技術(shù)熔化或燒結(jié)3D部件的每層平面。

一層平面完成后，熱床降低，涂鋪系統(tǒng)會在底板噴上一層新的粉料。然后，不斷重復(fù)激光束的熔化或燒結(jié)，新的一層平面將立即粘附在上方一層。

大多數(shù)金屬打印機(jī)使用激光或電子束將粉料層燒結(jié)或熔化成完整的3D物體。

電子束粉料床融合（EBM）打印機(jī)的工作原理類似，但采用的不是激光束，而是電子束來熔化（而非燒結(jié)）粉料。這個過程會更快，但會犧牲一些精度。

打印過程仍然需要熔化或燒結(jié)每一層，降低粉料床，并重復(fù)這個過程，直到形成完整物體。

選擇性激光熔融（SLM）打印機(jī)

EOS M400

EOS的DMLS打印機(jī)打印速度可達(dá)7.0米/秒，可用材料包括適合高溫場景的鎳合金。

德國制造商EOS有一款高端直接金屬激光燒結(jié)成型（DMLS）打印機(jī)，共有兩個版本。您可購買采用1000瓦激光器的EOS M400，也可選擇EOS M400-4，該系統(tǒng)使用400瓦激光器，以強(qiáng)化粉料的融合，改善物體表面的光潔度。

兩種版本的構(gòu)建體積都可達(dá)400 × 400 × 400毫米，足以應(yīng)對大部分工業(yè)場景。兩者的掃描速度高達(dá)7米/秒。M400的焦點直徑約為90微米，而M400-4的焦點直徑略高，約為100微米。

EOS設(shè)備支持多種材料，其中包括適合高溫場景的鎳合金，用于醫(yī)療等領(lǐng)域成像設(shè)備的純鎢合金，用于熱交換器的銅、貴金屬和其他用于多種行業(yè)的高性能合金。

EOS還提供了一套軟件應(yīng)用，可用來創(chuàng)建或調(diào)整CAD數(shù)據(jù)參數(shù)，監(jiān)控生產(chǎn)，提供控制面板監(jiān)控整個打印區(qū)，并發(fā)送有關(guān)打印任務(wù)、打印機(jī)狀態(tài)的通知。

EOSPrint 2就是其中一款軟件，可為您優(yōu)化打印相關(guān)指標(biāo)，例如構(gòu)建速度、表面質(zhì)量、參數(shù)等，確保打印任務(wù)順利完成。

EOS還有其他專門用途的解決方案，如用于質(zhì)控的EOState Monitoring，支持物聯(lián)網(wǎng)連接的EOSConnect Core，還有可監(jiān)控整個EOS打印機(jī)網(wǎng)絡(luò)的Connect MachinePark。

DMP Factory 500

3D Systems的直接金屬打印機(jī)共有5個同時運作的模塊，以縮短等待時間，提高打印效率。

3D Systems直接金屬打印機(jī)（DMP）Factory 500被譽(yù)為AM世界的變革者，談到金屬3D打印機(jī)時，絕對不能錯過這一款。打印機(jī)采用模塊化設(shè)計，使用者可選擇符合要求的設(shè)置。

模塊化設(shè)計也意味著，不同模塊可以同時運行，而使用非模塊化設(shè)備時，必須先等當(dāng)前的打印任務(wù)完成后，才能開始下一個打印任務(wù)。所以，打印、除粉、回收材料、準(zhǔn)備新打印可以同時進(jìn)行，大幅縮短等待時間，降低成本，提高效率。

這套打印設(shè)備共有5個功能特定的模塊：

打印模塊（PTM）；粉料管理模塊（PMM）清除工件粉料，自動回收未用粉料；可拆式打印模塊（RPM）將成形平臺和粉料與大氣隔離，可以在打印機(jī)與粉料管理模塊之間移動；運輸模塊（TRM），可在打印機(jī)和粉料管理模塊之間運輸可拆式打印模塊；緩存模塊，可以在打印任務(wù)的流程之間暫時存放可拆式打印模塊。

Factory 500構(gòu)建體積高達(dá)500 × 500 × 500毫米，比EOS M400大了很多，配置三支500瓦激光器。

就軟件而言，3D Systems推出了3Dxpert，提供了從設(shè)計到后期處理整個3D打印流程所需的工具。軟件包含了與價位相符的所有功能。您可通過軟件設(shè)置打印板，生成支持結(jié)構(gòu)，調(diào)整打印參數(shù)，使用構(gòu)建模擬功能觀察熱應(yīng)力參數(shù)等，以便在實際打印前進(jìn)行必要的調(diào)整。

LASERTEC 6600 DED混合系統(tǒng)

DMG Mori設(shè)備可以在同一臺設(shè)備上完成增減材制造。

DMG Mori提供一系列混合設(shè)備，同時支持增減材制造。這些設(shè)備可以在同一臺設(shè)備上，同時進(jìn)行焊接和銑削，既能制造又能修復(fù)金屬部件。

LASERTEC 6600 DED混合系統(tǒng)是該品牌的明星產(chǎn)品之一。該產(chǎn)品設(shè)計源于銑削-車削中心NT6600 DCG。DMG Mori在這基礎(chǔ)上安裝了增材制造（AM）單元，可使用定向能沉積，這種工藝通過激光熔化金屬粉料層。

LASERTEC 6600 DED混合系統(tǒng)構(gòu)建體積為1040 × 610 × 3890毫米，非常適合原型設(shè)計、小批量生產(chǎn)單模零件、制造形狀復(fù)雜的零件。

P-50

Desktop Metal還有P-50打印機(jī)，據(jù)Desktop Metal估計，和部分激光粉料床熔融技術(shù)相比，這款設(shè)備可以讓金屬3D打印流程提速100倍，將單個零件的成本降低至傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)相當(dāng)?shù)乃疁?zhǔn)。

P-50采用單程噴射技術(shù)，構(gòu)建體積為490 × 380 × 260毫米，支持雙向打印，1200 dpi打印分辨率。

要點

如想購買SLM金屬打印機(jī)，那么增材制造領(lǐng)域的兩大知名品牌3D Systems和EOS都有不錯的產(chǎn)品。當(dāng)然，根據(jù)您的使用場景，激光熔覆、單程噴射等技術(shù)也同樣值得考慮。

選擇性激光燒結(jié)（SLS）打印機(jī)

EOS P810

P810可制作阻燃抗紫外線零件。這款打印機(jī)主要服務(wù)于航空航天領(lǐng)域。

P810是一款由EOS和波音聯(lián)手設(shè)計的雙激光SLS打印機(jī)。這臺打印機(jī)只能使用一種名為HT-23的材料，因此成為了航空航天領(lǐng)域高性能部件生產(chǎn)的定向解決方案。當(dāng)然，其他領(lǐng)域的應(yīng)用場景亦可使用這款打印機(jī)。

HT-23是一種含有23%碳纖維的材料，具有阻燃和抗紫外線的特性，符合航空標(biāo)準(zhǔn)FAR 25.853和消防標(biāo)準(zhǔn)EN 45545。換句話說，P810可以打印出輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐高溫的物體。這些可替代碳纖維層壓部件，也能替換鋁制部件。

P810構(gòu)建體積為700 × 380 × 380毫米，采用兩支70瓦激光器，材料刷新率為40%，構(gòu)建速度為2.7升/時，包裝密度為5%。這些因素都有助于減少生產(chǎn)時間和單個零件的生產(chǎn)成本。

HT1001P

華曙的HT1001P采用模塊化設(shè)計，包括裝載、構(gòu)建、冷卻、分離站，支持連續(xù)生產(chǎn)，減少停機(jī)時間。

HT1001P是由華曙高科研發(fā)的聚合物激光燒結(jié)系統(tǒng)。華曙稱之為連續(xù)增材制造（CAMS）解決方案。該系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，包括裝載、構(gòu)建、冷卻、分離站。HT1001P的設(shè)計是為了支持連續(xù)的生產(chǎn)周期，確保每次構(gòu)建的時間間隔短，同時這還是一款易于自動化的解決方案，可輕松集成其他現(xiàn)成的生產(chǎn)配置。

HT1001P構(gòu)建體積為1,000 × 500 × 450毫米， 100瓦雙系統(tǒng)激光器，掃描速度高達(dá)15.2米/秒，閉環(huán)粉料處理系統(tǒng)能將未使用的粉料自動退回至供應(yīng)處。

該系統(tǒng)由公司軟件BuildStar和MakeStar支持，提供開放機(jī)器關(guān)鍵參數(shù)、實時構(gòu)建參數(shù)修改、三維可視化、診斷等諸多功能。

光固化（SLA）打印機(jī)

ProX 950

ProX950是一臺大尺寸SLA打印機(jī)，適合一次性生產(chǎn)大型物體，且表面處理得當(dāng)。

SLA打印機(jī)以高品質(zhì)表面處理著稱，精度高，能處理各種塑料材料。大尺寸構(gòu)建能力是這款產(chǎn)品的另一項優(yōu)點。3D Systems公司一直是3D打印技術(shù)的先驅(qū)，他們必然有一款符合這些標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)秀設(shè)備。

ProX 950是一款大尺寸SLA打印機(jī)，構(gòu)建體積高達(dá)1,500 × 750 × 550毫米，非常出色。也就是說，這臺打印機(jī)可以一次性打印汽車儀表盤。此外，該設(shè)備支持不同類型的樹脂，可產(chǎn)生不同機(jī)械特性。

就軟件而言，3D Sprint的軟件包可支持從CAD數(shù)據(jù)到3D打印的完整流程，包括準(zhǔn)備CAD和多邊形數(shù)據(jù)，管理3D打印流程，不僅包括SLA打印機(jī)，還包括3D Systems旗下采用其他技術(shù)的打印機(jī)（CJP、DLP、MJP和SLS）。

數(shù)字光處理打印機(jī)

Figure 4打印機(jī)

Figure 4 Production本質(zhì)上是小型DLP獨立陣列式打印機(jī)，專門用來大批量打印小型部件。

3D Systems的Figure 4 Production是一款旨在讓產(chǎn)量大的工業(yè)級DLP打印機(jī)。DLP技術(shù)與SLA類似，區(qū)別在于DLP通過投影儀來固化整個樹脂層，而非單一光束。

根據(jù)Figure 4 Production網(wǎng)頁信息，這款打印機(jī)能使用各類工業(yè)、牙科或定制材料，每年產(chǎn)量可達(dá)100多萬件。其構(gòu)建體積為124.8 × 70.2 × 346毫米，基本上可視作一個小型的DLP獨立陣列式打印機(jī)。

如果您想擴(kuò)大小型部件的產(chǎn)量，那么Figure 4 Production就是一個很好的選擇。它和ProX950這類大尺寸3D打印機(jī)不同。正如制造商所說，該設(shè)備擅長快速迭代、大規(guī)模定制、橋梁預(yù)制、小批量生產(chǎn)。

與ProX 950類似，F(xiàn)igure 4 Production采用公司3D Sprint軟件進(jìn)行文件準(zhǔn)備和制造，同時也能利用3D Connect完成云端集成。

連續(xù)液體界面制造技術(shù)（CLIP）

另一項值得關(guān)注的樹脂技術(shù)是連續(xù)液體界面制造技術(shù)（CLIP）。Carbon公司數(shù)字光合成技術(shù)正是基于這一技術(shù)研發(fā)的。該工藝采用數(shù)字光投影和透氧光學(xué)器件，快速制造具有機(jī)械特性的耐用部件，分辨率高，表面處理具有樹脂打印的典型特征。

Carbon的L1是一款大尺寸3D打印機(jī)，構(gòu)建體積為400 × 250 × 460毫米。Carbon公司提供具有不同特性的各類材料，包括高彈性、生物相容性、耐熱性、高強(qiáng)度等。豐富的材料加上大體積打印能力，使其成為阿迪達(dá)斯這類國際知名品牌青睞的選擇。

要點

3D Systems是研發(fā)SLA打印技術(shù)的公司之一，是DLP等樹脂變體技術(shù)3D打印機(jī)領(lǐng)域的領(lǐng)先品牌。如需大批量生產(chǎn)耐用終端部件，Carbon創(chuàng)新型L1 3D打印機(jī)非常值得一試。

MultiJet（MJP）打印機(jī)

ProJet MJP 2500系列

ProJet MJP 2500系列打印機(jī)（MJP 2500W、2500和2500 Plus）使用不同材料打印蠟質(zhì)模型、工程設(shè)計、硬質(zhì)塑料。

在三維掃描儀方面，我們再次看到了3D Systems在增材治療領(lǐng)域的領(lǐng)先水平。MultiJet是一種噴墨打印技術(shù)，通過打印頭將樹脂或鑄蠟等打印材料噴射至構(gòu)建平臺。安裝在打印頭上的紫外線燈來回移動，對材料進(jìn)行選擇性固化，并完成每一層的固化。

ProJet MJP 2500系列（MJP 2500W、2500和2500 Plus）能使用不同材料打印蠟質(zhì)模型、工程設(shè)計、硬質(zhì)塑料。打印機(jī)的構(gòu)建體積為294 × 211 × 144毫米，因此非常適合珠寶和牙科應(yīng)用。

與3D Systems一些產(chǎn)品類似，這些打印機(jī)同樣使用公司軟件3D Sprint進(jìn)行文件準(zhǔn)備和制造，并通過3D Connect完成云端集成。

彩色打印機(jī)

J55 Prime

J55 Prime可以生成包括潘通色號在內(nèi)的超過64萬種不同組合。

在一類3D打印機(jī)——彩色打印機(jī)市場中，Stratasys占據(jù)了重要的一席之地。這些打印機(jī)通常無法為工程應(yīng)用制作出強(qiáng)度達(dá)標(biāo)的零件，所以它們一般更常用于教育、玩具、彩色原型設(shè)計中。同樣，由于這些設(shè)備能使用全彩、剛性或透明材料、彈性柔性材料、數(shù)字ABS等完成構(gòu)建，因此在功能型原型設(shè)計方面，這款打印機(jī)有很好的發(fā)展前景。

J55 Prime構(gòu)建體積為140 × 200 × 187毫米，共有5個材料傳輸通道，一個固定打印頭，一個旋轉(zhuǎn)構(gòu)建平臺。據(jù)Stratasys稱，該設(shè)備可以生成包括潘通色號在內(nèi)的超過64萬種不同組合，且工藝安靜，沒有異味。

軟件方面，Stratasys推出了GrabCAD Print軟件。這款軟件同樣包含了從CAD設(shè)計、渲染到3D打印全過程的相關(guān)功能。GrabCAD Print支持常見文件格式，如3MF、OBJ、STP等等?？蓪?dǎo)出的文件格式包括STEP (.stp)、IGES (.igs)、STL (.stl)、ACIS (.sat)、JT (.jt)和VRML (.wrl)。

ProJet CJP X60系列

ProJet 860Pro是一款全CMYK 3D打印機(jī)，帶有多個打印頭，可打印各種顏色和漸變色。

3D Systems的X60系列包含了一系列彩色3D打印機(jī)，能以一系列豐富的色彩完成高質(zhì)量構(gòu)建。這些打印機(jī)適合不同行業(yè)不同規(guī)模的組織。教育機(jī)構(gòu)、建筑公司、消費品生產(chǎn)商、媒體娛樂公司都能使用這些設(shè)備來制作教育模型，進(jìn)行原型設(shè)計說明設(shè)計意圖，或向客戶展示零件成品外觀。

ProJet 860Pro是一款全CMYK 3D打印機(jī)，構(gòu)建體積為508 × 381 × 229毫米，配備多個打印頭，可打印各種顏色和漸變色，還能水平或垂直嵌套零件。

結(jié)論

曾被認(rèn)為屬于未來的增材制造技術(shù)，如今早已到來。這項技術(shù)的優(yōu)勢正在不同行業(yè)的不同工藝中不斷顯現(xiàn)。但是，增材制造依然是一個相對分散的市場，讓人難以找到方向。如果您想選購一臺工業(yè)級3D打印機(jī)，請務(wù)必首先考慮您的采購決定是否能滿足您的需要。如仍需采購，那在熟悉了解的過程中請基于不同技術(shù)，對比多種不同選擇。