强大的欧洲制造背后，年研发经费超过150亿的Fraunhofer如何发挥(2)
设备、软件、材料、工艺…全面开花的3D打印
Arntz博士介绍说，Fraunhofer在粉末床激光融化的加工工艺以及材料方面正在进行一系列的创新，目前不少经过粉末床激光融化技术加工出来的产品的致密度高于铸造，有些情况下产品的金相结构优于铸造带来的结果。针对于多激光束加工技术，Fraunhofer目前还在探索在不使用振镜的情况下，将激光束集成到一列中，通过快速的轴向移动来实现粉末融化路径的激光扫描工作。
3D打印业界很多人对于Fraunhofer推出的入门级粉末床激光融化设备感到印象深刻。之前，Fraunhofer和亚琛应用技术大学的Goethelab联手推出一个新的入门级金属3D打印机，仅售3万欧元。Arntz博士介绍说之所以是入门级的设备，这款设备并不是用于生产领域的，不带振镜，速度不如工业级的粉末床激光融化设备快，这款设备用来满足教学、实验和一些普通的需求。Fraunhofer研究机构和亚琛大学提供一个全面的服务包，包括在3D打印过程中各个阶段的支持和培训。
图片：Fraunhofer入门级金属3D打印机，来源：Fraunhofer
笔者看到，入门级的设备是Fraunhofer为普及金属3D打印的一个尝试，而Fraunhofer的主要精力用在前沿技术的研发上。不仅仅Arntz博士所在的Fraunhofer IPT在研究金属3D打印技术，Fraunhofer ILT的研究人员还开发了用于涂层和修复金属部件的增材制造方法-EHLA超高速激光材料沉积技术。EHLA工艺在效率和速度方面均优于现有的抗腐蚀和耐磨损涂层保护方法。Fraunhofer可以在短时间内使用EHLA技术在大面积的零部件上沉积十分之一毫米的薄层，并且节约资源，加工过程具有经济性。
图片：Fraunhofer的EHLA技术，来源：Fraunhofer
不仅如此，Fraunhofer还在软件领域有着自己专门的业务部门，针对当前缺乏足够的对3D打印产品的质量检测与测试手段，Fraunhofer IGD计算机图形学研究所开发了新的仿真模拟软件，将有助于预测和捕捉缺陷，并引导用户走向潜力的个性化大规模生产解决方案。核心是基于数学算法。通过基于物理的仿真模型推导加工过程，根据那些限定条件，Fraunhofer软件计算内部应力的分布和绝对值，可以判断零件的质量是否稳定。Fraunhofer仿真软件将使得生产的质量更加可预测可控制，减少设计师来来回回试错的成本，节约设计时间并减少制造浪费。
图片：Fraunhofer质量控制仿真软件，来源：Fraunhofer
Arntz博士表示，Fraunhofer在3D打印领域从打印设备的研究到材料以及打印工艺的研究可以说是涉猎广泛，不仅仅在金属3D打印领域多有建树，Fraunhofer在塑料、陶瓷、硬质合金等领域进行着积极的研究。在塑料领域，当前的3D打印技术多集中在工程塑料的3D打印，而对于用于注塑工艺最常用的通用塑料，例如ABS来说却并没有最合适的解决方法，这极大的限制了塑料3D打印真正意义上与注塑竞争。此外，由于3D打印是一层一层来实现的，如果实现层与层之间的分子之间的融合程度与每层的分子之间的融合程度相同，这也是这一技术所面临的挑战。
Fraunhofer研发了一种可打印的材料是陶瓷或金属粉末悬浮液。陶瓷或金属粉末被混合在一种低熔点的热塑性粘合剂中，热塑性粘合剂在80摄氏度时就会融化成为液体。在打印过程中，打印机的电性温度熔化了粘合剂，并混合着陶瓷或金属粉末材料以液滴的形式被沉积下来。沉积后液滴迅速冷却变硬，三维对象就这样被点对点逐渐打印出来。这种工艺不仅可以打印骨科植入物、假牙、手术工具等医疗产品，还可以打印微反应器这样非常复杂、微小部件。
图片：Fraunhofer打印的陶瓷制品，来源：Fraunhofer
(责任编辑：admin)
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