巨大的螳螂感应打印系统可以打印高达26英尺宽和20英尺高的物体Rosotics
亚利桑那州公司Rosotics表示，它已准备好彻底改变大型3D金属打印，采用一种新的“快速感应打印”方法，可以打印尺寸巨大的零件——在速度、成本、安全性和能效方面具有根本优势。
增材金属制造可以通过多种方式完成，但想法通常是一样的：你运行一台大型打印机，将熔融的金属分层沉积在基板上，然后融合成坚固的形状。通过从头开始打印，您可以创建传统（减法）制造无法制作的形状，虽然对于批量制造来说太慢和繁琐，但对于小型零件和快速原型来说，这是一种令人难以置信的快速和有效的技术。
今天的许多金属打印系统都使用激光来加热和熔化粉末状金属原料。Rosotics创始人兼首席执行官ChristianLaRosa表示，激光系统存在一些固有的问题。首先，这些粉末状金属原料价格昂贵，而且经常是危险的——例如，粉末状钛是爆炸性的。其次，激光是将功率转化为热量的低效手段。大规模激光系统可能需要特殊的能源供应系统。第三，它们可能是危险的——即使是这种力量的反射光束，如果它直接击中了眼睛，也足以使得眼睛失明。第四，用这些方法创建的零件通常需要经过热处理，这意味着你只能打印和烤箱一样大的零件，之后可以烘烤它们。
中间的ChristianLaRosa和Rosotics团队的成员Rosotics
LaRosa说，他想出了一个替代方案来解决所有这些问题，并为便宜、简单和快速地打印巨大的金属零件打开了大门，这些金属零件足够用于飞机和火箭的结构。Rosotics设计、制造和测试了一种新型的金属3D打印头，称为螳螂，通过感应，高效地向金属输送热量。
LaRosa在视频通话中告诉我们，在我看来，这是一种非常自然的3D打印金属的方式。“你从线圈中产生电磁场，任何穿过该场的铁磁性金属都会被在金属中产生的涡流感应加热。我们从工艺中去除激光；我们只需将电线穿过喷嘴，并在它通过时对其进行感应加热。我们称之为快速感应打印，或RIP。它让你以更少的能量损失达到同一个目标。”
这个过程的效率有多高？LaRosa说，基于激光的过程的效率在很多方面都相当糟糕。它是一种传递热量的光学手段。转向感应过程将大大提高效率。与定向能量沉积（基于激光的馈线方法）相比，我们看到总能源消耗的效率提高了30-50%。与其他人相比，它可以接近一个数量级。”
原料也不必是铁磁性的。LaRosa说，铝是我们要实现的一大目标，因为它构成了航空航天中许多结构部件的基础，而且它丝毫没有磁性。“因此，我们找到了利用冶金科学突破性方法感应加热原料的独特方法。您可以感应加热电感材料的夹套，或者可以让目标原料通过电感加热通道，通过物理接触传递热量。”
螳螂可以在露天运行，在一个普通的工业伏插座上，可以为航空航天客户打印以前几乎不可能的结构部件
这为各种金属应用开辟了道路。到目前为止，该公司已经对钢铁和铝进行了广泛的测试，但LaRosa表示，它应该能够处理大多数金属：“从我们所看到的，广泛用于航空航天和我们瞄准的专业市场材料，它可以非常全面地处理它们，”他说。“可能有很多材料可能挑战极限，但即使如此，我们也有改变流程的空间，并可能也解决这些问题。钛是一种相当可行的材料，但我们正在研究许多其他材料。比如白铜，它在某些用途中具有非常好的机械性能。但总的来说，对于任何商用电线形式的材料，该过程都相当不错。”
该打印机目前处理直径为1-10毫米的线，但LaRosa说，如有必要，只需扩大喷嘴，即可轻松向上缩放。
Rosotics建造了一个原型。LaRosa说，“我这边的墙后面有一个全尺寸打印机原型，打印宽度约为26英尺（8米），高度约为20英尺（6.1米）。那台机器运行三个打印头，每个头每小时推15公斤（33磅）多一点的金属。作为一个系统，它每小时打印重量约50公斤（磅）。它运行的是伏的插座，就像你在任何典型的仓库环境中找到的一样——如果你运行的是大型基于电线的激光打印机，你可能会考虑联系电力公司，以获得更大的电网链接。我认为这很有说服力；当你让这个过程更有效率时，整个画面就会简化。
“我们的工艺也在露天工作，”他继续说，“所以你不必将整个打印过程放在真空室中。在其他基于激光的工艺中，您需要均匀地加热整个结构，以减少该工艺引起的残余应力。我们不必做那种打印之后的操作。这进一步简化了操作。当你打印大型器件时，可能会有少数几个这种尺寸的热处理炉。”
螳螂（Mantis）系统可以在金属中打印巨大的圆柱形组件
据称，RIP工艺使整个工艺更快、更便宜，并且将金属印刷开到几乎无限的规模。LaRosa说，我们创立公司的原因是3D打印彻底改变了制造和零件的制造方式——但它受到尺寸的限制。重工业已被锁定，无法在您真正想要应用的领域使用3D打印——数量非常少的大型零件。这就是我们存在的原因。当我20岁、21岁的时候从事火箭结构的设计和生产，当时我们无法在那个规模上使用3D打印，这让我很痛苦。我相信航空航天的其他人可能也有同样的感觉。航空航天需要的任何类型的结构部件，我们的系统都可以做到。但它旨在扩展到整个重工业。能源、海洋建筑，我们可以很好地服务于这些应用
Rosotics今天从今年10月开始为合格客户开放了制造服务。最低存款为95,美元，客户将能够打印直径不超过30英尺（9.1米）的钢或铝制品，重量可达几公吨。该公司还宣布其“高度先进的生产园区”将位于亚利桑那州梅萨的猎鹰机场。
潜在客户很快就能亲眼看到这项技术如何处理航空航天所需的质量和精度。我们期待看到它进展如何。
编译:htb
信息来源：Rosotics
