無限尺寸的3D金屬打印

亞利桑那州的Rosotics公司宣布，他們已經準備好徹底改變大型3D金屬列印的格局。一種新的「快速感應列印」(Rapid Inductive Printing,RIP)技術，能夠列印出巨大尺寸的零件，讓該公司在速度、成本、安全性和能源效率等方面具有顯著優勢。

增材金屬製造（Additive Metal Manufacturing）基本原理是，運行一台大型印表機，將熔化的金屬分層沉積在基板上，然後融合成固體形狀，可以創建傳統的削減式製造無法製造的形狀。雖然這種技術對於大規模製造來說太慢且過於繁瑣，但對於小批量零件和快速原型製造來說，非常快速和有效。

目前，許多金屬列印系統都使用激光來加熱和熔化金屬粉末原料。Rosotics的創始人兼首席執行官Christian LaRosa表示，激光系統存在許多固有問題。首先是粉末狀金屬原料價格昂貴，而且通常具有危險性，例如，鈦粉就具有爆炸性。其次，激光將能量轉化為熱量的效率不高，大型激光系統可能需要特殊的能源供應系統。第三，操作起來可能具有危險性，即使是能量的反射光束，如果直接射入人眼，也足以導致失明。第四，用這些方法製造的零件通常需要在事後進行熱處理，這意味著您只能列印與烤箱一樣大的零件，然後在烤箱中烘烤處理。

LaRosa說，他想出了一個解決所有這些問題的替代方案，為便宜、簡單和快速列印巨大的金屬零件開闢了新的道路，這些零件大到足以用於飛機和火箭的結構。這種名為Mantis的新型金屬3D列印頭，可以通過感應高效地向金屬輸送熱量，已經通過了測試。

原理是，通過線圈產生電磁場，任何通過該場的鐵磁金屬都會被渦流感應加熱。因此只需要將線圈送入噴嘴，金屬粉末通過噴嘴的時候就能被感應加熱，這個叫做快速感應列印，或者RIP。激光轉化為熱量，能源效率可能只有1%到2%；感應加熱的效率遠遠高於這個水平，可以實現超過90%的熱效率。由於使用的是金屬線，價格非常低廉。用電動機從捲筒中推出金屬線，然後在列印頭加熱。

LaRosa還強調了該技術的可靠性和安全性。「激光列印非常複雜，而且你必須有專門的操作人員來管理。我們的技術就像一個大型熱熔膠槍，但是它可以列印金屬。不需要戴上護目鏡，不需要在封閉空間中操作，」他解釋說。

Rosotics的系統還可以列印出大型零件，而無需後續熱處理。「這一切都可以在大氣中完成，」LaRosa說。「列印的金屬零件在冷卻時不會出現裂縫或扭曲，因為使用的是一種稱為「熱回填」的技術。這意味著我們在列印的同時，會對先前列印的區域進行再加熱，這樣整個列印區域的溫度會保持相對一致，從而避免了內部應力和扭曲。」

對於航空航天行業，這可能是顛覆性的變化。Rosotics公司認為，他們的技術可以在地球上或在太空中用於製造大型的、高質量的、複雜的金屬零件，從而大大降低了成本和複雜性。如果他們能夠成功，航空航天行業生產速度和成本效益會有巨大的提升，這對於探索宇宙是至關重要的。