Mantle ：金屬擠出3D打印+ CNC 銑削，進軍450億美元的模具市場
時間：2022-09-26 09:08 來源：未知 作者：admin 閱讀：次
2022年9月，南極熊獲悉，經過六年的發展，Mantle終于發布了其商用金屬3D打印系統，該系統將與金屬擠壓與 CNC 銑削相結合，實現了迄今為止其他粘合劑噴射技術無法實現的功能。然而，比技術更有趣的是 Mantle 的商業模式，因為這家初創公司最先瞄準的是450億美元的注塑工具市場。
△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
Mantle宣布推出其 P-200 3D 打印機的商業版本，該打印機圍繞一個可靠的 CNC 平臺設計，配備金屬漿料擠出頭。該機器的構建體積為 200 毫米 x 200 毫米 x 150 毫米，首先打印一層漿料，然后加熱蒸發粘合劑材料。打印10層左右后，利用高速 CNC 銑床對零件進行修整，從而獲得更高的精度和更光滑的表面光潔度。因為它是加工干燥的糊狀物，而不是固體金屬，所以切割過程明顯更快。
△P-200 金屬 3D 打印機與 F-200 。
然后將生坯放入 Mantle 的 F-200 熔爐中，將它們燒結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蒸發，因此燒結過程中的材料收縮可以被限制在 10% 以下，這與傳統的粘合金屬部件不同，后者通常會收縮 20% 左右。使用 CNC 還可以實現 1-3μm Ra 的“同類最佳表面光潔度”。即使是預燒結，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，而且幾乎沒有后處理。
到目前為止，研究人員已經為Mantle工藝開發了工具鋼 H13 和 P2X（類似于 P20）。未來的材料會以工具鋼為主，因為就目前而言，這家初創公司的目標是注塑成型行業。通過獨特地滿足精密工具的需求，該公司能夠獲得該領域的巨大機遇。
牙科工具
△Mantle 的金屬 3D 打印插件和使用 Mantle 插件模制的除臭劑部件。
通常，增材制造公司的目標是大規模制造商，但由于他們主要使用3D打印制作終端零件，因此在生活中我們可能看不到增材制造帶來的吞吐量方面的優勢。然而，通過將增材制造應用于間接制造，存在不可否認的蝴蝶效應。
Invisalign 等公司通過使用 3D 打印間接制造創造了整個行業。通過按照正畸醫生開發3D 打印患者牙齒模型，可以使用穩定的生物相容性材料熱成型透明矯正器。雖然公司正在開發用于牙科矯正器最終 3D 打印的材料，但它們才剛剛開始進入市場，有無限的潛力。與此同時，熱成型模型每年以2億個單位的速度打印。
價值450億的3D打印應用技術
通常在增材制造領域，機器銷售人員也是應用工程師和顧問。他們不僅試圖將 3D 打印機推銷到客戶身上，還必須幫助客戶進行生產指導。Mantle 正在嘗試一種完全不同的方法。Mantle 展示的工具看起來都像傳統工具，沒有格子減重結構或一體組件。但是，它們與 CNC 加工制造的工具一樣堅固耐用。它們是客戶可以信任的工具，操作起來十分便捷。
為了讓 3D 打印進入這個價值 450 億美元的傳統行業，Mantle 并沒有試圖重新發明輪子。TrueShape 工具與傳統制造工具之間的最大區別在于，它們的設計和制造時間是幾周而不是幾個月，而且成本只有一半。
Mantle 不會將增材制造的幾何自由度作為采用其技術的理由。在很多情況下，一提到可以加快注塑模具散熱的“隨形冷卻”，就會讓客戶感到緊張，對模流軟件的恐懼，足以讓傳統廠商紛紛上門。
△采用隨形冷卻設計的模具，使用 Mantle 的 TrueShape 工藝進行 3D 打印。
Mantle 首席執行官Sorom 說：“我們確保您可以打印出完全致密、堅固的金屬片，因為這是工具制造商所習慣的。你今天在這里（在 Mantle 的 IMTS 展臺）看到的絕大多數零件都與工程師的設計完全一樣。我們只是打印速度更快，成本更低。對我們來說，隨形冷卻和新的幾何形狀是錦上添花，您可以使用這種強大的功能進行隨形冷卻并提高電能質量或循環時間。”
通常，粉末床融合系統的價格可能超過 50 萬美元。相比之下，包括 P-200 打印機和 F-200 熔爐在內的整個 Mantle 系統的價格為 350,000 美元。
TrueShape 3D 打印在更大的市場中
從用戶環境來看，Mantle 可以走多條路線，而且它顯然正在追求所有這些路線。具體來說，該公司的目標是工具制造商、注塑成型供應商以及在內部進行工具制造和制造的垂直整合企業。
首席商務官DiLaura 說：“我們在 OEM 方面與歐萊雅等公司和其他公司合作過，但從根本上說，如何發揮該技術的潛力，始終取決于制造工具的人，要么是工具制造商，要么是一個專屬的內部團隊為他們做工具。我們發現，垂直整合的醫療和其他行業的人們，他們制造自己的工具并進行塑料生產，可以從我們的工作中獲得很多價值，因為他們知道如何加快這些周期時間。他們獲得了更多的價值。他們的工具不僅速度更快，生產速度更快，而且可以得到質量更好的零件。”
△Mantle 制造的用于注塑成型的 3D 打印金屬模具。
TrueShape 工藝是對其他 3D 打印技術的補充，包括直接針對工具的技術，例如 Addifab 和 Fortify 的技術。雖然 Addifab 的Freeform Injection Molding用于短期注塑成型的臨時工具，但Fortify 的技術旨在使用技術陶瓷材料生產更持久的模具。在制造商轉向最終金屬模具之前，這些工藝可能用于橋接工具或原型制作。無論它們如何相互競爭，這些公司都可以幫助美國制造業回流。Sorom 估計，美國制造了大約 80 億美元的模具，而亞洲制造了 260 億美元。
由于美國的學生、設計師和工程師更關注 CAD 而不是傳統工具制造，采用 TrueShape 等技術的 3D 打印可以讓美國生產實現數字化。這在 COVID-19 大流行和烏克蘭戰爭期間暴露出來的供應鏈危機期間尤其有益。
△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
Mantle宣布推出其 P-200 3D 打印機的商業版本，該打印機圍繞一個可靠的 CNC 平臺設計，配備金屬漿料擠出頭。該機器的構建體積為 200 毫米 x 200 毫米 x 150 毫米，首先打印一層漿料，然后加熱蒸發粘合劑材料。打印10層左右后，利用高速 CNC 銑床對零件進行修整，從而獲得更高的精度和更光滑的表面光潔度。因為它是加工干燥的糊狀物，而不是固體金屬，所以切割過程明顯更快。
△P-200 金屬 3D 打印機與 F-200 。
然后將生坯放入 Mantle 的 F-200 熔爐中，將它們燒結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蒸發，因此燒結過程中的材料收縮可以被限制在 10% 以下，這與傳統的粘合金屬部件不同，后者通常會收縮 20% 左右。使用 CNC 還可以實現 1-3μm Ra 的“同類最佳表面光潔度”。即使是預燒結，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，而且幾乎沒有后處理。
到目前為止，研究人員已經為Mantle工藝開發了工具鋼 H13 和 P2X（類似于 P20）。未來的材料會以工具鋼為主，因為就目前而言，這家初創公司的目標是注塑成型行業。通過獨特地滿足精密工具的需求，該公司能夠獲得該領域的巨大機遇。
牙科工具
△Mantle 的金屬 3D 打印插件和使用 Mantle 插件模制的除臭劑部件。
通常，增材制造公司的目標是大規模制造商，但由于他們主要使用3D打印制作終端零件，因此在生活中我們可能看不到增材制造帶來的吞吐量方面的優勢。然而，通過將增材制造應用于間接制造，存在不可否認的蝴蝶效應。
Invisalign 等公司通過使用 3D 打印間接制造創造了整個行業。通過按照正畸醫生開發3D 打印患者牙齒模型，可以使用穩定的生物相容性材料熱成型透明矯正器。雖然公司正在開發用于牙科矯正器最終 3D 打印的材料，但它們才剛剛開始進入市場，有無限的潛力。與此同時，熱成型模型每年以2億個單位的速度打印。
價值450億的3D打印應用技術
通常在增材制造領域，機器銷售人員也是應用工程師和顧問。他們不僅試圖將 3D 打印機推銷到客戶身上，還必須幫助客戶進行生產指導。Mantle 正在嘗試一種完全不同的方法。Mantle 展示的工具看起來都像傳統工具，沒有格子減重結構或一體組件。但是，它們與 CNC 加工制造的工具一樣堅固耐用。它們是客戶可以信任的工具，操作起來十分便捷。
為了讓 3D 打印進入這個價值 450 億美元的傳統行業，Mantle 并沒有試圖重新發明輪子。TrueShape 工具與傳統制造工具之間的最大區別在于，它們的設計和制造時間是幾周而不是幾個月，而且成本只有一半。
Mantle 不會將增材制造的幾何自由度作為采用其技術的理由。在很多情況下，一提到可以加快注塑模具散熱的“隨形冷卻”，就會讓客戶感到緊張，對模流軟件的恐懼，足以讓傳統廠商紛紛上門。
△采用隨形冷卻設計的模具，使用 Mantle 的 TrueShape 工藝進行 3D 打印。
Mantle 首席執行官Sorom 說：“我們確保您可以打印出完全致密、堅固的金屬片，因為這是工具制造商所習慣的。你今天在這里（在 Mantle 的 IMTS 展臺）看到的絕大多數零件都與工程師的設計完全一樣。我們只是打印速度更快，成本更低。對我們來說，隨形冷卻和新的幾何形狀是錦上添花，您可以使用這種強大的功能進行隨形冷卻并提高電能質量或循環時間。”
通常，粉末床融合系統的價格可能超過 50 萬美元。相比之下，包括 P-200 打印機和 F-200 熔爐在內的整個 Mantle 系統的價格為 350,000 美元。
TrueShape 3D 打印在更大的市場中
從用戶環境來看，Mantle 可以走多條路線，而且它顯然正在追求所有這些路線。具體來說，該公司的目標是工具制造商、注塑成型供應商以及在內部進行工具制造和制造的垂直整合企業。
首席商務官DiLaura 說：“我們在 OEM 方面與歐萊雅等公司和其他公司合作過，但從根本上說，如何發揮該技術的潛力，始終取決于制造工具的人，要么是工具制造商，要么是一個專屬的內部團隊為他們做工具。我們發現，垂直整合的醫療和其他行業的人們，他們制造自己的工具并進行塑料生產，可以從我們的工作中獲得很多價值，因為他們知道如何加快這些周期時間。他們獲得了更多的價值。他們的工具不僅速度更快，生產速度更快，而且可以得到質量更好的零件。”
△Mantle 制造的用于注塑成型的 3D 打印金屬模具。
TrueShape 工藝是對其他 3D 打印技術的補充，包括直接針對工具的技術，例如 Addifab 和 Fortify 的技術。雖然 Addifab 的Freeform Injection Molding用于短期注塑成型的臨時工具，但Fortify 的技術旨在使用技術陶瓷材料生產更持久的模具。在制造商轉向最終金屬模具之前，這些工藝可能用于橋接工具或原型制作。無論它們如何相互競爭，這些公司都可以幫助美國制造業回流。Sorom 估計，美國制造了大約 80 億美元的模具，而亞洲制造了 260 億美元。
由于美國的學生、設計師和工程師更關注 CAD 而不是傳統工具制造，采用 TrueShape 等技術的 3D 打印可以讓美國生產實現數字化。這在 COVID-19 大流行和烏克蘭戰爭期間暴露出來的供應鏈危機期間尤其有益。
(責任編輯：admin)
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