概要

3D打印不再只是一個(gè)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(lái)越多的業(yè)內人士帶著(zhù)設備、軟件、材料涌入市場(chǎng)。如何在其中突破重圍并不簡(jiǎn)單。因此，我們在這里匯總了一些購置工業(yè)級打印機的注意事項，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(lèi)型中推薦至少一款3D打印機，供您參考。

涉及3D打印機

12款

包含打印技術(shù)類(lèi)型

6類(lèi)

構建體積范圍

3,000 cm2 - 250萬(wàn) cm2

3D打印技術(shù)的出現

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

不久前，3D打?。?DP）、增材制造（AM）幾乎只用于原型設計，它們被認為有潛力改變未來(lái)。但是，技術(shù)發(fā)展速度之快，使之不再只是發(fā)展的方向或藍圖，也不是行業(yè)發(fā)展中所謂的下一場(chǎng)革命。新設備采用新材料，支持自動(dòng)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(chē)、醫療保險、牙科、珠寶等行業(yè)的廣泛應用。

安永會(huì )計事務(wù)所2019年的一份報告顯示，一半受訪(fǎng)企業(yè)預計他們將在2022年使用增材制造技術(shù)制造產(chǎn)品。事實(shí)上，早在2022年前，不少企業(yè)就已實(shí)現。舉個(gè)身邊真實(shí)的例子：全球供應鏈受到新冠疫情嚴重影響，許多醫院不得不尋求當地3D打印供應商，來(lái)滿(mǎn)足個(gè)人防護裝備的需求。

如果未來(lái)屬于3D打印，那可以說(shuō)，未來(lái)早已悄然而至。

為何選擇3D打??？

和注塑成型、研磨、數控銑削等傳統工藝相比，3D打印給企業(yè)帶來(lái)了很多優(yōu)勢。3D打印機可以生產(chǎn)幾何復雜但通常沒(méi)有結構弱點(diǎn)的整件物體，可避免接頭和密封面常常發(fā)生泄露或機械故障的情況。

3D打印機可以生產(chǎn)復雜零件，規避傳統方法的設計限制，同時(shí)節省工具、加工、組裝的時(shí)間和成本。

對企業(yè)而言，一體成型的零件生產(chǎn)技術(shù)可以為其節省工具、加工、組裝零件產(chǎn)生的時(shí)間和金錢(qián)成本。換句話(huà)說(shuō)，3D打印機可以不受任何傳統工藝中的設計限制，完成內容定制，同時(shí)，也沒(méi)有短期生產(chǎn)成本，或使用傳統方式時(shí)出現的產(chǎn)品設計改動(dòng)問(wèn)題。

穿梭于琳瑯滿(mǎn)目的3D市場(chǎng)

雖然我們已經(jīng)取得了長(cháng)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(mǎn)活力、不斷發(fā)展的市場(chǎng)上。因此，我們看到市場(chǎng)上有豐富多彩的技術(shù)和材料，但與此同時(shí)，市場(chǎng)分散也意味著(zhù)讓人沒(méi)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(jiǎn)要介紹選購產(chǎn)品時(shí)需要注意的幾個(gè)方面，隨后，我們介紹工業(yè)級3D打印市場(chǎng)上的幾項主流技術(shù)。在每類(lèi)技術(shù)下，我們將介紹至少一款打印機，并討論其特點(diǎn)，包括能力、精度、材料特性等幾方面。

要點(diǎn)

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(chǎng)分散，難以分辨。

買(mǎi)還是不買(mǎi)？

購買(mǎi)工業(yè)級3D打印機前，請首先考慮以下幾方面：

全新3D打印機將主要解決哪些重要的業(yè)務(wù)問(wèn)題？

沒(méi)有一臺萬(wàn)能的3D打印機可以解決一切問(wèn)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合材料是否多樣，對打印成品有哪些機械性能要求，以及一臺設備是否能滿(mǎn)足您的所有需求。

是否已準備好采用企業(yè)內部AM戰略？

有時(shí)，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。如果您需要3D打印的大部分零件可以通過(guò)一臺打印機完成，那么，購置一臺設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要求，以及安裝打印所需的基礎設施完善（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。當然，您也可以?xún)煞N方式強強聯(lián)合，企業(yè)內部解決常見(jiàn)場(chǎng)景，其余部分走外包渠道。

打印機運行費用有多少？

一旦確定哪種技術(shù)符合需求后，您還需計算設備運行維護的總成本。除了購置設備的費用外，還需考慮打印耗材以及它們的成本和獲取難度。此外，設備可能還會(huì )涉及其他運營(yíng)成本，例如安全設備、通風(fēng)、管道等基礎設施，后期處理也可能涉及時(shí)間和人力。當然，您還要考慮操作打印機是否需要專(zhuān)業(yè)技能？企業(yè)現有員工是否可以操作？或許從長(cháng)遠來(lái)看，各種開(kāi)銷(xiāo)讓人望而卻步，無(wú)法大規模采用這項技術(shù)。

要點(diǎn)

工業(yè)級3D打印機的總成本可能很高。在正式行動(dòng)前，建議對比替代方案，確保做出正確選擇?；蛟S外包3D打印服務(wù)更合適。

工業(yè)級3D打印機類(lèi)型

常用的工業(yè)級金屬3D打印設備基于選擇性激光熔融（SLM）技術(shù)。還有些設備采用燒結技術(shù)，這是一種與熔化類(lèi)似的過(guò)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打印機根據切分平面打印成品。打印時(shí)，3D打印熱床上會(huì )被噴上一層特殊粉料，隨后，激光束根據所用技術(shù)熔化或燒結3D部件的每層平面。

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

大多數金屬打印機使用激光或電子束將粉料層燒結或熔化成完整的3D物體。

電子束粉料床融合（EBM）打印機的工作原理類(lèi)似，但采用的不是激光束，而是電子束來(lái)熔化（而非燒結）粉料。這個(gè)過(guò)程會(huì )更快，但會(huì )犧牲一些精度。

打印過(guò)程仍然需要熔化或燒結每一層，降低粉料床，并重復這個(gè)過(guò)程，直到形成完整物體。

選擇性激光熔融（SLM）打印機

EOS M400

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

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

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

EOS設備支持多種材料，其中包括適合高溫場(chǎng)景的鎳合金，用于醫療等領(lǐng)域成像設備的純鎢合金，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用，可用來(lái)創(chuàng )建或調整CAD數據參數，監控生產(chǎn)，提供控制面板監控整個(gè)打印區，并發(fā)送有關(guān)打印任務(wù)、打印機狀態(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，例如構建速度、表面質(zhì)量、參數等，確保打印任務(wù)順利完成。

EOS還有其他專(zhuān)門(mén)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，還有可監控整個(gè)EOS打印機網(wǎng)絡(luò )的Connect MachinePark。

DMP Factory 500

3D Systems的直接金屬打印機共有5個(gè)同時(shí)運作的模塊，以縮短等待時(shí)間，提高打印效率。

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

模塊化設計也意味著(zhù)，不同模塊可以同時(shí)運行，而使用非模塊化設備時(shí)，必須先等當前的打印任務(wù)完成后，才能開(kāi)始下一個(gè)打印任務(wù)。所以，打印、除粉、回收材料、準備新打印可以同時(shí)進(jìn)行，大幅縮短等待時(shí)間，降低成本，提高效率。

這套打印設備共有5個(gè)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(dòng)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，可以在打印機與粉料管理模塊之間移動(dòng)；運輸模塊（TRM），可在打印機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(shí)存放可拆式打印模塊。

Factory 500構建體積高達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，提供了從設計到后期處理整個(gè)3D打印流程所需的工具。軟件包含了與價(jià)位相符的所有功能。您可通過(guò)軟件設置打印板，生成支持結構，調整打印參數，使用構建模擬功能觀(guān)察熱應力參數等，以便在實(shí)際打印前進(jìn)行必要的調整。

LASERTEC 6600 DED混合系統

DMG Mori設備可以在同一臺設備上完成增減材制造。

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

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

LASERTEC 6600 DED混合系統構建體積為1040 × 610 × 3890毫米，非常適合原型設計、小批量生產(chǎn)單模零件、制造形狀復雜的零件。

P-50

Desktop Metal還有P-50打印機，據Desktop Metal估計，和部分激光粉料床熔融技術(shù)相比，這款設備可以讓金屬3D打印流程提速100倍，將單個(gè)零件的成本降低至傳統生產(chǎn)技術(shù)相當的水準。

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

要點(diǎn)

如想購買(mǎi)SLM金屬打印機，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。當然，根據您的使用場(chǎng)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（SLS）打印機

EOS P810

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

P810是一款由EOS和波音聯(lián)手設計的雙激光SLS打印機。這臺打印機只能使用一種名為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。當然，其他領(lǐng)域的應用場(chǎng)景亦可使用這款打印機。

HT-23是一種含有23%碳纖維的材料，具有阻燃和抗紫外線(xiàn)的特性，符合航空標準FAR 25.853和消防標準EN 45545。換句話(huà)說(shuō)，P810可以打印出輕質(zhì)、高強度、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%，構建速度為2.7升/時(shí)，包裝密度為5%。這些因素都有助于減少生產(chǎn)時(shí)間和單個(gè)零件的生產(chǎn)成本。

HT1001P

華曙的HT1001P采用模塊化設計，包括裝載、構建、冷卻、分離站，支持連續生產(chǎn)，減少停機時(shí)間。

HT1001P是由華曙高科研發(fā)的聚合物激光燒結系統。華曙稱(chēng)之為連續增材制造（CAMS）解決方案。該系統采用模塊化設計，包括裝載、構建、冷卻、分離站。HT1001P的設計是為了支持連續的生產(chǎn)周期，確保每次構建的時(shí)間間隔短，同時(shí)這還是一款易于自動(dòng)化的解決方案，可輕松集成其他現成的生產(chǎn)配置。

HT1001P構建體積為1,000 × 500 × 450毫米， 100瓦雙系統激光器，掃描速度高達15.2米/秒，閉環(huán)粉料處理系統能將未使用的粉料自動(dòng)退回至供應處。

該系統由公司軟件BuildStar和MakeStar支持，提供開(kāi)放機器關(guān)鍵參數、實(shí)時(shí)構建參數修改、三維可視化、診斷等諸多功能。

光固化（SLA）打印機

ProX 950

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

SLA打印機以高品質(zhì)表面處理著(zhù)稱(chēng)，精度高，能處理各種塑料材料。大尺寸構建能力是這款產(chǎn)品的另一項優(yōu)點(diǎn)。3D Systems公司一直是3D打印技術(shù)的先驅?zhuān)麄儽厝挥幸豢罘线@些標準的優(yōu)秀設備。

ProX 950是一款大尺寸SLA打印機，構建體積高達1,500 × 750 × 550毫米，非常出色。也就是說(shuō)，這臺打印機可以一次性打印汽車(chē)儀表盤(pán)。此外，該設備支持不同類(lèi)型的樹(shù)脂，可產(chǎn)生不同機械特性。

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

數字光處理打印機

Figure 4打印機

Figure 4 Production本質(zhì)上是小型DLP獨立陣列式打印機，專(zhuān)門(mén)用來(lái)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。DLP技術(shù)與SLA類(lèi)似，區別在于DLP通過(guò)投影儀來(lái)固化整個(gè)樹(shù)脂層，而非單一光束。

根據Figure 4 Production網(wǎng)頁(yè)信息，這款打印機能使用各類(lèi)工業(yè)、牙科或定制材料，每年產(chǎn)量可達100多萬(wàn)件。其構建體積為124.8 × 70.2 × 346毫米，基本上可視作一個(gè)小型的DLP獨立陣列式打印機。

如果您想擴大小型部件的產(chǎn)量，那么Figure 4 Production就是一個(gè)很好的選擇。它和ProX950這類(lèi)大尺寸3D打印機不同。正如制造商所說(shuō)，該設備擅長(cháng)快速迭代、大規模定制、橋梁預制、小批量生產(chǎn)。

與ProX 950類(lèi)似，Figure 4 Production采用公司3D Sprint軟件進(jìn)行文件準備和制造，同時(shí)也能利用3D Connect完成云端集成。

連續液體界面制造技術(shù)（CLIP）

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

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

要點(diǎn)

3D Systems是研發(fā)SLA打印技術(shù)的公司之一，是DLP等樹(shù)脂變體技術(shù)3D打印機領(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打印機非常值得一試。

MultiJet（MJP）打印機

ProJet MJP 2500系列

ProJet MJP 2500系列打印機（MJP 2500W、2500和2500 Plus）使用不同材料打印蠟質(zhì)模型、工程設計、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(guò)打印頭將樹(shù)脂或鑄蠟等打印材料噴射至構建平臺。安裝在打印頭上的紫外線(xiàn)燈來(lái)回移動(dòng)，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、工程設計、硬質(zhì)塑料。打印機的構建體積為294 × 211 × 144毫米，因此非常適合珠寶和牙科應用。

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

彩色打印機

J55 Prime

J55 Prime可以生成包括潘通色號在內的超過(guò)64萬(wàn)種不同組合。

在一類(lèi)3D打印機——彩色打印機市場(chǎng)中，Stratasys占據了重要的一席之地。這些打印機通常無(wú)法為工程應用制作出強度達標的零件，所以它們一般更常用于教育、玩具、彩色原型設計中。同樣，由于這些設備能使用全彩、剛性或透明材料、彈性柔性材料、數字ABS等完成構建，因此在功能型原型設計方面，這款打印機有很好的發(fā)展前景。

J55 Prime構建體積為140 × 200 × 187毫米，共有5個(gè)材料傳輸通道，一個(gè)固定打印頭，一個(gè)旋轉構建平臺。據Stratasys稱(chēng)，該設備可以生成包括潘通色號在內的超過(guò)64萬(wàn)種不同組合，且工藝安靜，沒(méi)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設計、渲染到3D打印全過(guò)程的相關(guān)功能。GrabCAD Print支持常見(jiàn)文件格式，如3MF、OBJ、STP等等?？蓪С龅奈募袷桨⊿TEP (.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，帶有多個(gè)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，能以一系列豐富的色彩完成高質(zhì)量構建。這些打印機適合不同行業(yè)不同規模的組織。教育機構、建筑公司、消費品生產(chǎn)商、媒體娛樂(lè )公司都能使用這些設備來(lái)制作教育模型，進(jìn)行原型設計說(shuō)明設計意圖，或向客戶(hù)展示零件成品外觀(guān)。

ProJet 860Pro是一款全CMYK 3D打印機，構建體積為508 × 381 × 229毫米，配備多個(gè)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。

結論

曾被認為屬于未來(lái)的增材制造技術(shù)，如今早已到來(lái)。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。但是，增材制造依然是一個(gè)相對分散的市場(chǎng)，讓人難以找到方向。如果您想選購一臺工業(yè)級3D打印機，請務(wù)必首先考慮您的采購決定是否能滿(mǎn)足您的需要。如仍需采購，那在熟悉了解的過(guò)程中請基于不同技術(shù)，對比多種不同選擇。