導(dǎo)讀：快速感應(yīng)打印是一種在速度、成本、安全性和能源效率方面更具優(yōu)勢的金屬增材制造工藝，它利用感應(yīng)作為液化金屬原料的手段，而不是基于激光的方法。

據(jù)資源庫了解，3D打印初創(chuàng)公司Rosotics在3月24日推出了其改變游戲規(guī)則的Mantis 3D打印機(jī)，這是一個(gè)巨大的展開式裝置，使用標(biāo)準(zhǔn)240V電源插座，每小時(shí)可打印45千克材料。

Rosotics公司的創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)，圖片來自：Rosotics

Rosotics成立于2019年，在2022年11月獲得由Draper Associates領(lǐng)投的750,000美元種子資金。自此以后，該團(tuán)隊(duì)專注于開發(fā)Mantis的原型，這是一種采用快速感應(yīng)打印技術(shù)的全新機(jī)器，可以打印航空級鋼材和鋁材，其直徑范圍從1.5米到8米，高度最高可達(dá)9米。

傳統(tǒng)的增材金屬制造涉及使用激光加熱和熔化粉末狀金屬原料，在某種程度上來說這既昂貴又危險(xiǎn)。Rosotics的替代工藝是一種完全取消激光的快速感應(yīng)打印技術(shù)（RIP），使用感應(yīng)加熱金屬，因?yàn)楹芏嘟饘俣伎梢詫?dǎo)電。為此它設(shè)計(jì)、制造并測試了一種名為Mantis的新型金屬3D打印頭，它不是使用外部源加熱原料，而是使用感應(yīng)從原料內(nèi)部產(chǎn)生熱量，從而產(chǎn)生用于打印的液體流。

Rosotics開發(fā)的機(jī)械臂式Mantis 3D打印機(jī)，圖片來自：Rosotics

根據(jù)Rosotics的說法，線圈中會產(chǎn)生電磁場，任何穿過該場的鐵磁性金屬都會被在金屬中產(chǎn)生的渦流感應(yīng)加熱。受此啟發(fā)，只需將電線穿過噴嘴，并在它通過時(shí)對其進(jìn)行感應(yīng)加熱。同時(shí)，這個(gè)過程的效率非常高，與定向能量沉積工藝相比，總能源消耗的效率提高了30-50%。

Rosotics已經(jīng)找到了一種能夠在非鐵磁性材料（如鋁）上使用的感應(yīng)打印方法，從而避免了只能打印帶磁性的材料（如鐵或鋼）所帶來的限制。這種方法利用了冶金科學(xué)的突破性技術(shù)，采用了獨(dú)特的感應(yīng)加熱原料的方式?？梢酝ㄟ^感應(yīng)加熱電感材料的夾套，或者讓目標(biāo)原料通過電感加熱通道并通過物理接觸傳遞熱量來實(shí)現(xiàn)加熱。這使得該工藝適用于廣泛的金屬材料，目前已成功測試了鋼和鋁材料，并正在進(jìn)一步研究鈦和白銅等材料。

快速感應(yīng)Mantis 3D打印機(jī)的細(xì)節(jié)圖，圖片來自：Rosotics

該打印機(jī)支持處理直徑在1-10毫米之間的線材，且通過加寬噴嘴還能適應(yīng)更粗的材料。這臺機(jī)器有一個(gè)有趣的特點(diǎn)，即能夠同時(shí)運(yùn)行三個(gè)噴頭，每個(gè)噴頭每小時(shí)可打印15公斤的金屬。此外，該打印機(jī)使用常規(guī)的240伏的電源插座，并且無需在真空環(huán)境下運(yùn)行，打印后也不需要進(jìn)一步加熱整個(gè)打印結(jié)構(gòu)，這極大地簡化了操作流程并降低了應(yīng)用成本。

毫無疑問，3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域具有許多優(yōu)勢。最近，Relativity公司成功發(fā)射了全球首枚采用3D打印技術(shù)制造的火箭，并且在Max-Q階段成功通過。這一事實(shí)有力地證明了3D打印結(jié)構(gòu)的耐久性，制作的火箭箭體也十分安全可靠。

全球首枚3D打印火箭Terran 1，圖片來自：Relativity

這次成功發(fā)射也意味著更多企業(yè)將會在航空航天領(lǐng)域采用3D打印技術(shù)，這也正是Rosotics已經(jīng)成功獲得了多個(gè)航空航天交易訂單的原因。如今，Rosotics推出了Mantis并正式開始營業(yè)。為了提高產(chǎn)量，該公司正在梅薩的Falcon Field機(jī)場建立一條裝配線，目標(biāo)是短時(shí)間內(nèi)將生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大到每個(gè)季度數(shù)十臺機(jī)器的水平。

如文章開頭所述，Rosotics采用快速感應(yīng)打印工藝，相較于傳統(tǒng)基于激光的方法，更快、更便宜且更安全。該工藝還采用模塊化機(jī)械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可將金屬打印規(guī)模擴(kuò)大到幾乎無限。這使得Rosotics能夠完全勝任飛機(jī)或火箭結(jié)構(gòu)等高要求行業(yè)的金屬打印，同時(shí)這也適用于重工業(yè)，包括建筑、海洋和能源等領(lǐng)域。

此前，資源庫也曾報(bào)道過一項(xiàng)同樣不需要使用激光的金屬3D打印技術(shù)。來自比利時(shí)的3D打印初創(chuàng)公司ValCUN推出了熔融金屬沉積 (MMD)專利技術(shù)，并把產(chǎn)品推向了市場。

ValCUN的熔融金屬沉積 (MMD)工藝，圖片來自：ValCUN

其技術(shù)原理是通過將預(yù)熱的熔融金屬擠壓到工件上，工件通過電流加熱而產(chǎn)生等離子射流，等離子體射流加熱熔融材料將其沉積；通過精確的預(yù)熱和等離子體的使用，新層將與現(xiàn)有層融合在一起。

正是由于這些新技術(shù)，3D打印的應(yīng)用范圍得以擴(kuò)展，行業(yè)也得到了進(jìn)一步發(fā)展。盡管在國內(nèi)，我們目前主要仍然采用選擇性激光熔化或者燒結(jié)等典型工藝，但未來的發(fā)展趨勢可能不再是激光數(shù)量或功率的競爭，而是新的工藝將會逐漸替代當(dāng)前已有的工藝。

導(dǎo)讀：快速感應(yīng)打印是一種在速度、成本、安全性和能源效率方面更具優(yōu)勢的金屬增材制造工藝，它利用感應(yīng)作為液化金屬原料的手段，而不是基于激光的方法。

據(jù)資源庫了解，3D打印初創(chuàng)公司Rosotics在3月24日推出了其改變游戲規(guī)則的Mantis 3D打印機(jī)，這是一個(gè)巨大的展開式裝置，使用標(biāo)準(zhǔn)240V電源插座，每小時(shí)可打印45千克材料。

Rosotics公司的創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)，圖片來自：Rosotics

Rosotics成立于2019年，在2022年11月獲得由Draper Associates領(lǐng)投的750,000美元種子資金。自此以后，該團(tuán)隊(duì)專注于開發(fā)Mantis的原型，這是一種采用快速感應(yīng)打印技術(shù)的全新機(jī)器，可以打印航空級鋼材和鋁材，其直徑范圍從1.5米到8米，高度最高可達(dá)9米。

傳統(tǒng)的增材金屬制造涉及使用激光加熱和熔化粉末狀金屬原料，在某種程度上來說這既昂貴又危險(xiǎn)。Rosotics的替代工藝是一種完全取消激光的快速感應(yīng)打印技術(shù)（RIP），使用感應(yīng)加熱金屬，因?yàn)楹芏嘟饘俣伎梢詫?dǎo)電。為此它設(shè)計(jì)、制造并測試了一種名為Mantis的新型金屬3D打印頭，它不是使用外部源加熱原料，而是使用感應(yīng)從原料內(nèi)部產(chǎn)生熱量，從而產(chǎn)生用于打印的液體流。

Rosotics開發(fā)的機(jī)械臂式Mantis 3D打印機(jī)，圖片來自：Rosotics

根據(jù)Rosotics的說法，線圈中會產(chǎn)生電磁場，任何穿過該場的鐵磁性金屬都會被在金屬中產(chǎn)生的渦流感應(yīng)加熱。受此啟發(fā)，只需將電線穿過噴嘴，并在它通過時(shí)對其進(jìn)行感應(yīng)加熱。同時(shí)，這個(gè)過程的效率非常高，與定向能量沉積工藝相比，總能源消耗的效率提高了30-50%。

Rosotics已經(jīng)找到了一種能夠在非鐵磁性材料（如鋁）上使用的感應(yīng)打印方法，從而避免了只能打印帶磁性的材料（如鐵或鋼）所帶來的限制。這種方法利用了冶金科學(xué)的突破性技術(shù)，采用了獨(dú)特的感應(yīng)加熱原料的方式?？梢酝ㄟ^感應(yīng)加熱電感材料的夾套，或者讓目標(biāo)原料通過電感加熱通道并通過物理接觸傳遞熱量來實(shí)現(xiàn)加熱。這使得該工藝適用于廣泛的金屬材料，目前已成功測試了鋼和鋁材料，并正在進(jìn)一步研究鈦和白銅等材料。

快速感應(yīng)Mantis 3D打印機(jī)的細(xì)節(jié)圖，圖片來自：Rosotics

該打印機(jī)支持處理直徑在1-10毫米之間的線材，且通過加寬噴嘴還能適應(yīng)更粗的材料。這臺機(jī)器有一個(gè)有趣的特點(diǎn)，即能夠同時(shí)運(yùn)行三個(gè)噴頭，每個(gè)噴頭每小時(shí)可打印15公斤的金屬。此外，該打印機(jī)使用常規(guī)的240伏的電源插座，并且無需在真空環(huán)境下運(yùn)行，打印后也不需要進(jìn)一步加熱整個(gè)打印結(jié)構(gòu)，這極大地簡化了操作流程并降低了應(yīng)用成本。

毫無疑問，3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域具有許多優(yōu)勢。最近，Relativity公司成功發(fā)射了全球首枚采用3D打印技術(shù)制造的火箭，并且在Max-Q階段成功通過。這一事實(shí)有力地證明了3D打印結(jié)構(gòu)的耐久性，制作的火箭箭體也十分安全可靠。

全球首枚3D打印火箭Terran 1，圖片來自：Relativity

這次成功發(fā)射也意味著更多企業(yè)將會在航空航天領(lǐng)域采用3D打印技術(shù)，這也正是Rosotics已經(jīng)成功獲得了多個(gè)航空航天交易訂單的原因。如今，Rosotics推出了Mantis并正式開始營業(yè)。為了提高產(chǎn)量，該公司正在梅薩的Falcon Field機(jī)場建立一條裝配線，目標(biāo)是短時(shí)間內(nèi)將生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大到每個(gè)季度數(shù)十臺機(jī)器的水平。

如文章開頭所述，Rosotics采用快速感應(yīng)打印工藝，相較于傳統(tǒng)基于激光的方法，更快、更便宜且更安全。該工藝還采用模塊化機(jī)械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可將金屬打印規(guī)模擴(kuò)大到幾乎無限。這使得Rosotics能夠完全勝任飛機(jī)或火箭結(jié)構(gòu)等高要求行業(yè)的金屬打印，同時(shí)這也適用于重工業(yè)，包括建筑、海洋和能源等領(lǐng)域。

此前，資源庫也曾報(bào)道過一項(xiàng)同樣不需要使用激光的金屬3D打印技術(shù)。來自比利時(shí)的3D打印初創(chuàng)公司ValCUN推出了熔融金屬沉積 (MMD)專利技術(shù)，并把產(chǎn)品推向了市場。

ValCUN的熔融金屬沉積 (MMD)工藝，圖片來自：ValCUN

其技術(shù)原理是通過將預(yù)熱的熔融金屬擠壓到工件上，工件通過電流加熱而產(chǎn)生等離子射流，等離子體射流加熱熔融材料將其沉積；通過精確的預(yù)熱和等離子體的使用，新層將與現(xiàn)有層融合在一起。

正是由于這些新技術(shù)，3D打印的應(yīng)用范圍得以擴(kuò)展，行業(yè)也得到了進(jìn)一步發(fā)展。盡管在國內(nèi)，我們目前主要仍然采用選擇性激光熔化或者燒結(jié)等典型工藝，但未來的發(fā)展趨勢可能不再是激光數(shù)量或功率的競爭，而是新的工藝將會逐漸替代當(dāng)前已有的工藝。