无限尺寸的3D金属打印

亚利桑那州的Rosotics公司宣布，他们已经准备好彻底改变大型3D金属列印的格局。一种新的“快速感应列印”(Rapid Inductive Printing,RIP)技术，能够列印出巨大尺寸的零件，让该公司在速度、成本、安全性和能源效率等方面具有显著优势。

增材金属制造（Additive Metal Manufacturing）基本原理是，运行一台大型印表机，将熔化的金属分层沉积在基板上，然后融合成固体形状，可以创建传统的削减式制造无法制造的形状。虽然这种技术对于大规模制造来说太慢且过于繁琐，但对于小批量零件和快速原型制造来说，非常快速和有效。

目前，许多金属列印系统都使用激光来加热和熔化金属粉末原料。Rosotics的创始人兼首席执行官Christian LaRosa表示，激光系统存在许多固有问题。首先是粉末状金属原料价格昂贵，而且通常具有危险性，例如，钛粉就具有爆炸性。其次，激光将能量转化为热量的效率不高，大型激光系统可能需要特殊的能源供应系统。第三，操作起来可能具有危险性，即使是能量的反射光束，如果直接射入人眼，也足以导致失明。第四，用这些方法制造的零件通常需要在事后进行热处理，这意味著您只能列印与烤箱一样大的零件，然后在烤箱中烘烤处理。

LaRosa说，他想出了一个解决所有这些问题的替代方案，为便宜、简单和快速列印巨大的金属零件开辟了新的道路，这些零件大到足以用于飞机和火箭的结构。这种名为Mantis的新型金属3D列印头，可以通过感应高效地向金属输送热量，已经通过了测试。

原理是，通过线圈产生电磁场，任何通过该场的铁磁金属都会被涡流感应加热。因此只需要将线圈送入喷嘴，金属粉末通过喷嘴的时候就能被感应加热，这个叫做快速感应列印，或者RIP。激光转化为热量，能源效率可能只有1%到2%；感应加热的效率远远高于这个水平，可以实现超过90%的热效率。由于使用的是金属线，价格非常低廉。用电动机从卷筒中推出金属线，然后在列印头加热。

LaRosa还强调了该技术的可靠性和安全性。“激光列印非常复杂，而且你必须有专门的操作人员来管理。我们的技术就像一个大型热熔胶枪，但是它可以列印金属。不需要戴上护目镜，不需要在封闭空间中操作，”他解释说。

Rosotics的系统还可以列印出大型零件，而无需后续热处理。“这一切都可以在大气中完成，”LaRosa说。“列印的金属零件在冷却时不会出现裂缝或扭曲，因为使用的是一种称为“热回填”的技术。这意味著我们在列印的同时，会对先前列印的区域进行再加热，这样整个列印区域的温度会保持相对一致，从而避免了内部应力和扭曲。”

对于航空航天行业，这可能是颠覆性的变化。Rosotics公司认为，他们的技术可以在地球上或在太空中用于制造大型的、高质量的、复杂的金属零件，从而大大降低了成本和复杂性。如果他们能够成功，航空航天行业生产速度和成本效益会有巨大的提升，这对于探索宇宙是至关重要的。