今年2月，美国Desktop Metal公司推出适合办公室的金属增材制造系统（Studio System 2），该设备适用于小批量、预生产和最终应用。Studio System 2加工流程基于公司的材料挤出技术（Material Extrusion，MEX），也称为结合金属沉积（BMD）。
在加工过程中，Studio System 2无需使用溶剂，避免了早期系统所需的脱脂流程。全新的材料配方允许零件直接从打印设备转移到熔炉中。正如Desktop Metal公司首席执行官兼联合创始人Ric Fulop所说：“随着增材制造在全球范围内推广，Desktop Metal公司的这项创新技术能更好地与传统制造工艺相竞争。”
■Studio System 2紧凑的设计适合办公室打印
8月4日，Desktop Metal公司对Studio System 2金属增材制造系统使用钛合金Ti6Al4V进行了认证，并计划于2021年9月正式向市场供货Ti6Al4V。如果一切顺利，Desktop Metal有望成为全球首家将Ti6Al4V材料商业化用于熔丝制造（FFF）金属增材制造的公司。
Ti6Al4V具有高抗拉强度、耐腐蚀性和生物相容性的特点，是目前应用最广泛的钛合金材料。同时，Ti6Al4V凭借高强度重量比成为航空航天、汽车、石油和天然气等行业高性能生产应用的理想材料。此外，Ti6Al4V的生物相容性使其还能在医疗应用中有广阔的应用空间，例如手术设备和植入物。
在Studio System 2推出之后，Desktop Metal公司就通过其生产了具备足够机械性能的Ti64材料零件。其中的拉伸性能包括730 MPa屈服强度、845 MPa极限拉伸强度和17%伸长率。这些机械性能表现超过了ASTM F2885-17标准为金属注射成型（MIM）外科植入物应用设定。
使用Ti6Al4V材料金属打印案例
机器支架
最近设计了一种机器支架，使用陀螺晶格填充物和钛代替17-4PH不锈钢，以减轻重量和材料，同时保持所需的功能强度和刚度。由于支架的复杂性，使用传统制造工艺不可能产生最终的几何形状。在Studio System 2上用Ti6Al4V增材制造新设计，最终将零件重量减少了59%。
■在 Studio System 2 上制作的电动机支架
望远镜对焦环
小型望远镜聚焦环将镜头固定在移动望远镜上，该望远镜具有多个用于定位和聚焦镜头的电机。增材制造的钛环可确保所有部件重量轻，允许使用更小的电机并减少部件磨损和组装总成本。
通常，像这种部件都是小批量生产，如果使用传统制造工艺则需要投资昂贵的工具或定制夹具。Studio System 2可以在24小时内制作出6个对焦环，实现了成本节省和高效生产的双重目标。
无人机耦合件
无人机联轴器用于将两个组件固定在无人机框架上。无人机制造的主要挑战之一是电池寿命，并取决于无人机自身的重量。生产钛合金联轴器可以显着减轻整体重量，同时保持无人机框架所需的结构完整性。
经过测试，Studio System 2可以每周小批量生产15-25个零件，然后再将其投入批量生产，在小批量生产中无需任何工具或机加工。
■从左到右：在Studio System 2上使用钛合金增材制造的无人机联轴器、燃料喷射器喷嘴和望远镜聚焦环
喷油嘴
燃料喷射器喷嘴对于航空航天工业的安全和可靠运行至关重要，其作用是负责将燃料喷射到燃烧器中以实现推进。该部件特有的内部通道可提高燃烧器性能，但使用传统制造工艺难以制造。
钛是喷油嘴的重要材料，因为喷嘴需要承受极端高温和压力，同时还要保持轻巧。使用 Studio System 2，工程师可在几天内测试不同的喷嘴设计，并在不到24小时内就打印出四个版本的喷嘴样件。
Privateer Space是一家专注于监测和清理太空垃圾的新卫星公司。在Studio System 2的帮助下，该公司团队将能够实现为卫星设计和发射铺平道路所需的经济实惠和轻量化的能力。通过与Desktop Metal的合作，Privateer Space也加速了太空创新。
延伸阅读
熔丝制造（FFF）
熔丝制造也称熔融沉积制造（FDM），是热塑性聚合物最常用的3D打印技术之一。在FFF工艺中，将热塑性长丝送入加热喷头中熔化或液化，然后挤出并沉积在构建模型基板上。当熔融材料沉积时，台架在水平x-y平面内移动喷头。在完成x-y平面中的沉积后，加热底板垂直移动（z轴）。沉积层固化并与相邻层粘合/焊接，形成所需的3D几何形状。
金属注射成型（Metal Injection Molding）
金属注射成形是一种从塑料注射成形行业中引伸来的新型粉末冶金近净成形技术。塑料注射成形技术可以用低廉的价格生产各种复杂形状的制品，但缺点是制品强度不高，为了改善其性能，在塑料中添加金属或陶瓷粉末以得到强度较高、耐磨性好的制品。
近年来，这种工艺方法已发展成最大限度地提高固体粒子含量，在随后的烧结过程中完全除去粘结剂并使成形坯致密化。这种新的粉末冶金成形方法称为金属注射成形。金属注射成型产品由于形状复杂，烧结收缩大，大部分产品烧结完成后仍需烧结后处理，包括整形、热处理（渗碳、渗氮、碳一氮共渗等），表面处理（精磨、离子氮化、电镀、喷丸硬化等）等。
