无支撑金属3D打印“卡脖子”技术曝光，VELO3D累计获10亿元融资

非常重要的技术...



导读：2020年6月，最近南极熊报道了无支撑金属3D打印厂商VELO3D累计获1.5亿美元（约合10亿人民币）融资，设备卖给好几家航空航天公司（如SpaceX、Honeywell），以及石油天然气客户后，有不少读者在微信上问南极熊，“这个无支撑金属3D打印技术到底是怎么样的，靠不靠谱啊？”

△传统金属3D打印需要支撑（左），VELO3D则无需支撑（右）

为了解答用户的疑问，南极熊特别收集整理了本文《获10亿元融资！无支撑金属3D打印VELO卡脖子技术专利找到了》（文末可下载专利文件）。

VELO3D是直接金属激光烧结（DMLS）增材制造系统和打印准备软件的开发商，发明了SupportFree Geometries无支撑金属3D打印技术。成立于2014年，最初4年默默研发，2015年获得A轮融资2210万美元；于2018年在国际制造技术展（IMTS）上首次披露了其蓝宝石DMLS系统。蓝宝石系统的关键是VELO3D的智能融合技术，它可以模拟和预测零件变形，消除支撑结构。智能融合工艺通过调整零件设计来平衡变形，并配合前馈闭环熔池控制和原位计量数据来实现，生产出的零件几乎没有支撑结构。


金属增材制造或3D打印，主要是以熔池快速固化的焊接工艺。在凝固和冷却过程中，零件会产生热应力和残余应力。支撑有两个作用：一是作为固定件，固定零件，防止热变形而移动；二是热传导。临时支撑结构是直接能量沉积(DED)和传统的粉末床熔融(PBF)技术所必须的，通常需要打印完成后加工操作去掉。后期处理增加了成本，使周期延长。更重要的是，它限制了金属3D打印的设计自由度。

几十年来，金属3D打印公司一直依靠支撑结构将零件固定在构建板上，并进行热管理。一般情况下，我们已经开始依赖这些支撑来辅助打印小于45°的低角度结构。但是，这些低角度的几何形状也是在零件整合过程中，在装配体不可进入的内部通道中容易产生支撑。通过使用支撑物将零件固定在构建板上，在一定程度上将3D打印固定在原型设计上。


VELO3D与现有的粉末床熔接解决方案不同，具有独特的能力，可以打印低角度和低至0°（水平）的悬垂，以及大直径和高达100mm的内管，而无需支撑。这不仅省去了后处理的麻烦，而且克服了 45°法则——角度小于45°的就需要支撑。VELO3D让设计师可以自由地构建，释放出大量可以3D打印生产的设计。

据VELO3D介绍，其核心技术是专利的刮刀工艺（re-coater process），称之为非接触式刮刀。它不是使用传统的接触刮刀铺粉机制，而是使用了非接触式技术，好处非常多。非常擅长生产高宽比、薄壁零件、大型件等。简而言之，铺粉时刀片不与金属粉床接触。粉末铺展完毕后，进行一种刮刀非接触式过程在粉末上面，以确保粉末绝对平整。同样，这些都不与实际的床身或部件接触，实现高自由度，从而实现无支撑金属3D打印。

其官网上说得比较含糊，到底这个无支撑金属3D打印技术有何奥妙之处？

截止2020年6月，VELO3D已有约35项专利获得授权。南极熊发现，他们不但在美国、欧洲申请专利，同时也有其中一些专利早早在中国申请了相关专利，由此可见他们对专利保护的重视。南极熊已经收集到这35项专利申请书，里面有详细的技术介绍，很多专利都超过100页！希望对大家有启发。例如

专利1.“精湛的三维打印CN108698126A”。2016年12月9日提交•2018年10月23日发布。本公开提供了用于3D打印的各种仪器和系统。本公开提供三维(3D)打印方法、仪器、软件和系统，以用于步进和重复能量照射过程；控制3D物体的材料特征和/或变形；减少打印的3D物体中的变形；并且使材料床平坦化。

专利2.“准确的三维打印CN108883575A”。优先权2016-02-18•申请日期2017-02-16•发布2018-11-23。本公开提供了三维(3D)打印方法、仪器和系统，其尤其使用调节至少一个3D物体的形成(例如在3D打印期间实时)的控制器；以及促进其的非暂时性计算机可读介质。例如，调节3D物体的至少一部分的变形的控制器。控制可为原位控制。控制可为在3D打印过程期间的实时控制。例如，控制可在现象脉冲期间。本公开提供了用于评估熔池的基本长度尺度的各种方法、仪器、系统和软件，以及增加3D打印的准确度的各种工具。

专利3. “无支撑三维打印的设备、系统和方法CN108436082A”。2014年6月20日优先权•2015年6月19日提交•2018年8月24日发布。本发明提供三维(3D)物体、3D打印过程以及用于3D物体的制造的方法、设备和系统。本发明的方法、设备和系统可减少或消除对辅助支承件的需求。本发明提供利用本文中所描述的打印过程、方法、设备和系统打印的三维(3D)物体。
△无支撑金属3D打印专利图之一

其中，最核心的是 专利3. “无支撑三维打印的设备、系统和方法CN108436082A”，申请书长达129页。特此分享给读者研究了解，欢迎下载。下载专利PDF文档，请往南极熊公众号后台回复关键词“ VELO3D无支撑 ”

△视频：VELO3D无支撑金属3D打印机

直播：3D打印（金属）如何应用蔡司显微技术？质量控制与失效分析。工业级3D打印行业应用，特别是金属3D打印，通常需要使用光学显微镜甚至是更高端的电子显微镜来观察评估打印零件的表面质量。作为全球显微技术的领导者，蔡司将联合南极熊，举办一场干货满满的在线研讨会直播。

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