Desktop Metal 获美国国防部 245 万美元资助，用于研究和生产无钴硬质合金

2020年10月10日，南极熊获悉，金属3D 打印Desktop Metal 获得美国国防部 (DoD) 授予的一项价值 245 万美元的项目，用于开发一种用于大规模生产无钴硬质合金的大批量 3D 打印工艺。

△316L不锈钢3D打印件

Desktop Metal 专有的单程粘合剂喷射 (SPJ) 技术将用于大规模生产由新型铁基纳米材料制成的无钴硬质合金部件，单台机器每天可生产 200,000 个零件。

CCDC 陆军研究实验室 (ARL) 材料工程师 Nicholas Ku 博士表示：“这种新型无钴硬质合金有望实现高强度、高韧性、高硬度和高耐磨性。我们相信，将这种新材料与 Desktop Metal 的单程粘合剂喷射技术相结合，不仅将在国防领域，还将在商业领域产生重大应用。”

“此外，我们相信这种综合方法将显著提高可持续性，减少矿物的使用，并为大规模生产具有优异性能的部件提供一种环保工艺。”

Desktop Metal 的单程粘合剂喷射 (SPJ) 技术

桌面金属生产系统是一款采用 SPJ 技术的大型设备，SPJ 是一种基于喷墨和粉末的金属 3D 打印工艺。在单通道喷射™（SPJ）的支持下，生产系统™ 具有双向 3D 打印功能，让您只需移动一次即可打印一次，不会浪费一次行程。具体工作流程如下

①3D打印。对于双向单程3D打印，每次打印经过整个构建区域时，都会应用打印过程的所有步骤（粉末沉积、铺展、压实、弹道抑制和粘合剂喷射）。金属粉末和粘合剂逐层沉积，直到整个构建物被来自部件和周围区域的大量粉末填满。

② 除粉。成型完成后，拆除成型箱并换上新的成型箱。完整的成型箱被移至除粉站，在此除粉并准备烧结部件。

③烧结。将脱粉后的制件装入工业炉内，加热到接近熔点的温度，除去粘结剂，使金属颗粒熔合在一起，制成致密的制件。

Desktop Metal 表示，其生产系统的打印速度可与传统粉末床熔融相媲美3D 打印技术这是它的100倍。

总部位于芝加哥的先进数字制造公司 Fast Radius 是 2019 年首批采用 Desktop Metal 生产系统的公司之一，该公司希望进一步扩大其全球金属增材制造能力。此后不久，福特汽车公司也利用生产系统加速有限规模生产零件的原型设计和制造，此前福特率先向 Desktop Metal 投资 6500 万美元。

近日，Desktop Metal与Trine Acquisition Corp合并，将其3D打印业务在纽交所上市，预计股权价值25亿美元（约合人民币167亿元）。

△ 搭载SPJ技术的Desktop Metal生产系统、Production System?设备

无钴硬质合金规模化生产

钴是一种天然元素，常用作碳化钨中的金属粘合剂材料。虽然钴是锂离子充电电池等产品的关键成分，但它对呼吸道和皮肤有害，尤其是对开采钴的工人。钴开采还带来了环境问题，例如放射性水平升高以及河流和饮用水污染。

因此，ARL 一直在研究钴的替代品，最终开发出一种专利的无钴硬质合金材料，该材料使用新型铁基纳米材料作为基质。

新材料开发完成后，美国陆军司令部委托 Desktop Metal 代表美国陆军研究实验室向国家制造科学中心 (NCMS) 和先进制造、材料和工艺 (AMMP) 联盟提供一种经济高效、可大规模生产的 3D 打印新硬质金属工艺。

在这个项目中，Desktop Metal 将开发无钴硬质合金的原料和粘合剂系统。无需使用其他工具，他们的 SPJ 工艺就可以将新硬质合金打印成复杂的、净成形或近净成形的部件。目标是每天在一台机器上打印至少 200,000 个部件。

Desktop Metal 还将提供成本分析，以扩大 SPJ 技术，使其每天至少生产 50 万个原型零件。Desktop Metal 认为，SJP 工艺将“引领”适用于各种商业和国防应用的双重用途技术的发展。

硬质合金硬质合金市场

据 Desktop Metal 称，到 2024 年，碳化物硬质合金市场规模预计将增长到 240 亿美元。碳化物硬质合金用于石油和天然气、化学品和纺织、农业工具、航空航天、国防和建筑等行业的各种应用。

Desktop Metal 项目副总裁 Animesh Bose 博士将担任这个为期三年的项目的首席研究员。Bose 曾是 ASM International 和 APMI International 的研究员，在粉末材料加工领域拥有 40 年的经验。

他说：“该项目的成功，不仅将为硬质合金界提供无钴硬质合金解决方案，还将开发一种免工具加工技术，可以以与大多数其他大批量制造技术相当的速度将此类材料制造成极其复杂的异形零件，为硬质合金及其应用开辟新的前景。”

该项目将有助于为国防部和商业应用提供更加环保的方式来大规模生产金属、合金和其他复合部件。