2023年4月，南極熊獲悉，經(jīng)過六年的發(fā)展，Mantle終于發(fā)布了其商用金屬3D打印系統(tǒng)，該系統(tǒng)將與金屬擠壓與 CNC 銑削相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了迄今為止其他粘合劑噴射技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的功能。然而，比技術(shù)更有趣的是 Mantle 的商業(yè)模式，因?yàn)檫@家初創(chuàng)公司最先瞄準(zhǔn)的是450億美元的注塑工具市場(chǎng)。
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△Mantle的TrueShape工藝，可以制造高精密和表面光潔度的零件
P-200 3D 打印機(jī)
Mantle宣布推出其 P-200 3D 打印機(jī)的商業(yè)版本，該打印機(jī)圍繞一個(gè)可靠的 CNC 平臺(tái)設(shè)計(jì)，配備金屬漿料擠出頭。該機(jī)器的構(gòu)建體積為 200 毫米 x 200 毫米 x 150 毫米，首先打印一層漿料，然后加熱蒸發(fā)粘合劑材料。打印10層左右后，利用高速 CNC 銑床對(duì)零件進(jìn)行修整，從而獲得更高的精度和更光滑的表面光潔度。因?yàn)樗羌庸じ稍锏暮隣钗?，而不是固體金屬，所以切割過程明顯更快。
△P-200 金屬 3D 打印機(jī)與 F-200 。
然后將生坯放入 Mantle 的 F-200 熔爐中，將它們燒結(jié)成接近完全致密的工具鋼部件。由于一些粘合劑在打印過程中已經(jīng)蒸發(fā)，因此燒結(jié)過程中的材料收縮可以被限制在 10% 以下，這與傳統(tǒng)的粘合金屬部件不同，后者通常會(huì)收縮 20% 左右。使用 CNC 還可以實(shí)現(xiàn) 1-3μm Ra 的“同類最佳表面光潔度”。即使是預(yù)燒結(jié)，打印出來的物體也非常光滑。這不僅意味著提高了打印精度，而且?guī)缀鯖]有后處理。
到目前為止，研究人員已經(jīng)為Mantle工藝開發(fā)了工具鋼 H13 和 P2X（類似于 P20）。未來的材料會(huì)以工具鋼為主，因?yàn)榫湍壳岸?，這家初創(chuàng)公司的目標(biāo)是注塑成型行業(yè)。通過獨(dú)特地滿足精密工具的需求，該公司能夠獲得該領(lǐng)域的巨大機(jī)遇。
總部位于威斯康星州的Nicolet Plastics正在使用 Mantle 的技術(shù)來 3D 打印鋼制 模具，作為全方位塑料注塑成型服務(wù)的一部分。Nicolet 的客戶中有一家名為Gamber-Johnson的企業(yè)，生產(chǎn)模制樣品的時(shí)間大幅減少。 通過3D打印三個(gè)完成度達(dá)到95%且僅需少量精加工的嵌件，能夠?qū)⒐ぞ咧圃鞎r(shí)間從180小時(shí)縮短至僅12.5小時(shí)。讓Nicolet能夠在兩周內(nèi)交付樣品，而原來是六周。
△Nicolet的 3D 打印插件
Nicolet Plastics 的Eric Derner 說：“我們打印了嵌件，并且在這里和那里做了一些最終裝配，我們能夠放入打印機(jī)并相對(duì)快速地開始成型零件。我們只需要大約 10 個(gè)小時(shí)的二次操作和最后的裝配工作。此前，我們的工具制造商還有點(diǎn)悲觀，但當(dāng)我詢問一切進(jìn)展如何時(shí)，他顯得非常高興?！?/div> △Gamber-Johnson的模制零件。圖片由 Mantle 提供。 另一家提供全方位服務(wù)的注塑成型商Westec Plastics Corporation依靠這項(xiàng)技術(shù)來提高模具加工能力，而無需雇用既難找又成本高的模具制造商。通過 3D 打印 75-95% 完整的H13 工具鋼刀片，公司現(xiàn)有的工具制造人員可以專注于更重要的任務(wù)，如工具維修和保養(yǎng)。此外，據(jù)說 Westec 將模具成本降低了一半，因?yàn)樯a(chǎn)嵌件的有效操作時(shí)間從 40 小時(shí)減少到 10 小時(shí)。 Westec Plastics Corporation 總裁 Tammy Barras 說：“工具是我們公司的基礎(chǔ)，沒有高質(zhì)量的工具，我們就無法生產(chǎn)高質(zhì)量的零件，但是越來越難找到高質(zhì)量的工具制造商。使用 Mantle 的技術(shù)，我們可以完成高達(dá) 70% 的工作，并讓我們的工具制造商處理只有人工才能完成的專門步驟。因此，我們需要利用這項(xiàng)新技術(shù)。通過 Mantle，我們可以為客戶提供他們?cè)谄渌魏蔚胤蕉紵o法獲得的服務(wù)?！?/div> 參加 MD&M West 活動(dòng)的人可以在 Mantle 的展位#3995 看到案例研究。此外，您有可能很快就會(huì)在雜貨店看到這樣一些。例如，一家主要但未透露姓名的除臭劑制造商依靠使用 Mantle 制作的模具來批量生產(chǎn)除臭劑棒的加捻部件。盡管 Mantle 可能相對(duì)較新，但它已經(jīng)以成熟公司數(shù)十年才能完成的方式對(duì)一般行業(yè)產(chǎn)生影響。 3D 打印可能并不適合所有注塑機(jī)，但是，對(duì)于任何需要內(nèi)部工具制造的人來說，它確實(shí)是一個(gè)理想的工具。Mantle 營銷總監(jiān) Ethan Rejto 表示，增材制造不一定適合從國內(nèi)或海外供應(yīng)商處購買工具的注塑商，因?yàn)楣ぞ咴诖蛴『笮枰獛讉€(gè)小時(shí)的 后處理。那些購買工具但在內(nèi)部進(jìn)行工具維修的人可能希望將工具制造帶到現(xiàn)場(chǎng)，因此Mantle的出現(xiàn)可能非常適合。增材制造不一定適合從國內(nèi)或海外供應(yīng)商處購買工具的注塑商，因?yàn)楣ぞ咴诖蛴『笮枰獛讉€(gè)小時(shí)的潤色。那些購買工具但在內(nèi)部進(jìn)行工具維修的人可能希望將工具制造帶到現(xiàn)場(chǎng)，因此Mantle的技術(shù)可能非常適合。  Rejto 說：“擁有完整的內(nèi)部工具制造能力（即能夠構(gòu)建完整的注塑模具/工具）的模塑商非常適合選擇Mantle。大多數(shù)仍然進(jìn)行一些外包，但將提高內(nèi)部工具制造能力視為戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)，因此正在努力將更多的工具制造引入內(nèi)部。然而，他們根本無法聘請(qǐng)工具制造商來做這件事，而 Mantle 恰好可以幫助他們解決問題?！?/div> 盡管這些公司可以轉(zhuǎn)向傳統(tǒng)的金屬 3D 打印技術(shù)來生產(chǎn)模具，如激光粉末床熔合 (PBF)技術(shù)，甚至是一些聚合物技術(shù)， 但 Mantle 的上市重點(diǎn)是工具制造。其設(shè)備的價(jià)格明顯低于航空航天公司使用的高端 PBF機(jī)器，而且也沒有那么復(fù)雜。通過瞄準(zhǔn)這一細(xì)分市場(chǎng)，Mantle 正試圖從一個(gè)相對(duì)被忽視的制造業(yè)領(lǐng)域中獲利，該領(lǐng)域?qū)蠊I(yè)社會(huì)至關(guān)重要，價(jià)值在 450 億美元左右。 △TrueShape技術(shù)可生產(chǎn)滿足工具制造商苛刻要求的精密部件 混合TrueShape技術(shù)的工藝流程包括：打印、銑削、燒結(jié)。 △TrueShape 3D打印工藝流程
如果更加細(xì)致的介紹，混合型TrueShape工藝可以分解為三個(gè)關(guān)鍵階段：首先是打印，系統(tǒng)使用一種專用的可流動(dòng)金屬漿料3D打印出 "粗略的零件幾何形狀"。值得一提的是，每打印完一層，打印機(jī)會(huì)對(duì)該層進(jìn)行一次加熱烘烤。
△混合TrueShape技術(shù)原理視頻
與Markforged或Desktop Metal FFF 3D打印機(jī)使用的線材很相似，可流動(dòng)金屬漿料在聚合物基體中加入了金屬顆粒。目前提供的漿料有兩種，包括：P2X，一種P20模具鋼類金屬，具有更好的耐腐蝕性和耐磨性。H13則是一種標(biāo)準(zhǔn)的H13模具鋼，可硬化至至少50洛氏C。
打印一部分之后，就使用集成在機(jī)床身上的高速銑刀頭進(jìn)一步成型。這一步可以提高了部件的尺寸精度，同時(shí)獲得高質(zhì)量的表面效果。△銑削過程
最后，零件在熔爐中燒結(jié)，使聚合物從金屬顆粒中脫出，并將金屬燒結(jié)成一個(gè)致密的固體部件。
△脫脂燒結(jié)過程
△最終成品金屬件
在擺脫隱身模式之前，Mantle的技術(shù)已經(jīng)被一家不知名的全球家電制造商用于3D打印一種特殊的工具插件，實(shí)現(xiàn)了超過20萬個(gè)洗衣機(jī)零件的成型?，F(xiàn)在，使用Mantle的3D打印工具已經(jīng)生產(chǎn)了超過100萬個(gè)最終使用的零件。
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