這是否會引發(fā)一波金屬3D打印機(jī)制造熱潮？連鎖反應(yīng)后，設(shè)備價格得降了。

過去，我們已經(jīng)見證了開源技術(shù)對3D打印行業(yè)帶來的深遠(yuǎn)影響，尤其是消費(fèi)級3D打印領(lǐng)域因此獲得了蓬勃發(fā)展。然而，在工業(yè)領(lǐng)域，特別是關(guān)鍵的激光粉末床熔合（LPBF）技術(shù)方面，之前一直缺乏公開的開源解決方案，直到ReAM250的出現(xiàn)打破了這一局面。

近日，慕尼黑工業(yè)大學(xué)（TUM）機(jī)床與工業(yè)管理研究所的研究人員開發(fā)出了一款新型開源金屬3D打印機(jī)——ReAM250。TUM團(tuán)隊在《Procedia CIRP》期刊上發(fā)布了關(guān)于這款機(jī)器的相關(guān)研究。該項目旨在顯著降低研發(fā)成本，同時簡化金屬增材制造過程中監(jiān)控與控制系統(tǒng)的實現(xiàn)。

這也意味著，只要你愿意，就可以構(gòu)建一臺屬于自己的金屬3D打印機(jī)。

據(jù)了解，用于構(gòu)建和操作3D打印機(jī)的軟件、CAD文件、電路圖、IO列表及其他文檔均可在ReAM250的GitHub頁面上免費(fèi)獲取。所有資源都已獲得寬松的BSD許可，因此鼓勵大家進(jìn)行再利用，甚至用于專有商業(yè)開發(fā)。

但話說回來，制造一臺合格的LPBF金屬3D打印機(jī)并不容易。技術(shù)復(fù)雜、安全性高、知識門檻高，遠(yuǎn)非DIY 一臺FDM打印機(jī)可比。此外，高昂的成本也是關(guān)鍵問題，即使開源，激光器、掃描系統(tǒng)和金屬粉末的價格仍然不菲，因此它更適合企業(yè)或機(jī)構(gòu)，而非個人愛好者。

如何構(gòu)建自己的LPBF 3D打印機(jī)

TUM團(tuán)隊指出，工業(yè)LPBF 3D打印機(jī)的普及受到零件可重復(fù)性挑戰(zhàn)和昂貴的質(zhì)量保證成本的制約。因此，研究者必須對3D打印過程的監(jiān)控和控制進(jìn)行深入研究，才能克服這些挑戰(zhàn)。

然而，商用LPBF 3D打印機(jī)和相關(guān)軟件的成本過高，許多機(jī)構(gòu)只能選擇自行構(gòu)建系統(tǒng)。新入行的研究人員常因這一過程的復(fù)雜性和高成本而望而卻步，而缺乏標(biāo)準(zhǔn)化也阻礙了成果的轉(zhuǎn)移性。

為了解決這些問題，TUM著手為LPBF 3D打印研究創(chuàng)建一個易于適應(yīng)且便于自制的開源平臺。報道稱，ReAM250打印機(jī)具備高度模塊化設(shè)計，且容易集成和適應(yīng)不同的過程監(jiān)控系統(tǒng)。

這款3D打印機(jī)提供了250mm×250mm×250mm的構(gòu)建體積。此外，保護(hù)氣體流動系統(tǒng)和真空泵可幫助用戶創(chuàng)建定制化的工藝環(huán)境。非接觸式粉末重涂器可避免與3D打印機(jī)部件碰撞，同時可以集成傳感器，進(jìn)行軸內(nèi)和軸外工藝監(jiān)控。ReAM250采用開源、開放架構(gòu)，允許集成來自不同制造商的硬件，從而降低研發(fā)要求和成本。

軟硬件商Autodesk和RAYLASE入局

尋找關(guān)鍵的軟硬件合作伙伴對于金屬3D打印機(jī)的開發(fā)至關(guān)重要。優(yōu)秀的硬件伙伴提供高質(zhì)量的激光器、掃描控制系統(tǒng)和精密機(jī)械部件，而強(qiáng)大的軟件伙伴則優(yōu)化控制算法、監(jiān)控系統(tǒng)和切片工具。對此，TUM表示，Autodesk和RAYLASE已加入計劃，提供開源軟件和激光控制硬件，支持金屬LPBF系統(tǒng)開發(fā)。

ReAM250的關(guān)鍵組件

ReAM250采用了nLight的AFX-1000激光器，具有激光光束整形功能。這款可編程高功率光纖激光器可以在七種單模高斯和多模環(huán)形激光光束幾何形狀之間進(jìn)行切換。這些新型環(huán)形輪廓有助于提高熔池穩(wěn)定性，減少煙塵和飛濺，從而提升材料質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

RAYLASE通過開源項目提供其P-ICE 3掃描控制卡和AM-MODULE-III光束偏轉(zhuǎn)裝置，它們被集成到ReAM250系統(tǒng)中，以優(yōu)化激光控制并解決光束偏轉(zhuǎn)同步問題。在541毫米的工作距離下，使用RAYLASE掃描系統(tǒng)，ReAM250可以實現(xiàn)單模下約130微米的光斑直徑，使用環(huán)形輪廓時則可達(dá)到240微米。

Autodesk的開源軟件

在軟件方面，ReAM250由Autodesk的Machine Control Framework（AMCF）控制。這款開源軟件可以從ReAM250的GitHub頁面免費(fèi)下載，允許用戶集成第三方硬件，支持3D打印機(jī)的開放架構(gòu)兼容性。

AMCF通過較小的控制系統(tǒng)來控制3D打印過程，并與硬件進(jìn)行通信。這些較小的系統(tǒng)管理特定的硬件組件，包括可編程邏輯控制器（PLC）、掃描控制卡和傳感器。還提供基于B&R工業(yè)自動化Automation Studio的專用PLC軟件，用于連接和操作3D打印機(jī)內(nèi)的所有執(zhí)行器和傳感器。

Autodesk專有的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、刀具路徑和CAM平臺與ReAM250兼容。該公司的產(chǎn)品涵蓋了CAD設(shè)計、參數(shù)化支撐結(jié)構(gòu)生成、切片、刀具路徑處理、預(yù)測性金屬工藝模擬和功率優(yōu)化等功能。

過去，我們見證了FDM、SLA、SLS等開源3D打印技術(shù)帶來的變革，不僅降低了設(shè)備成本，還推動了這些技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。如今，隨著LPBF金屬3D打印機(jī)開源方案的推出，進(jìn)入門檻進(jìn)一步降低，相信將有更多企業(yè)參與這一技術(shù)的開發(fā)。

而過不了多久，我們也將看到這類設(shè)備的“大降價”。這對行業(yè)來說可能既有利也有弊，但對買家而言，無疑是個好消息。

這是否會引發(fā)一波金屬3D打印機(jī)制造熱潮？連鎖反應(yīng)后，設(shè)備價格得降了。

過去，我們已經(jīng)見證了開源技術(shù)對3D打印行業(yè)帶來的深遠(yuǎn)影響，尤其是消費(fèi)級3D打印領(lǐng)域因此獲得了蓬勃發(fā)展。然而，在工業(yè)領(lǐng)域，特別是關(guān)鍵的激光粉末床熔合（LPBF）技術(shù)方面，之前一直缺乏公開的開源解決方案，直到ReAM250的出現(xiàn)打破了這一局面。

近日，慕尼黑工業(yè)大學(xué)（TUM）機(jī)床與工業(yè)管理研究所的研究人員開發(fā)出了一款新型開源金屬3D打印機(jī)——ReAM250。TUM團(tuán)隊在《Procedia CIRP》期刊上發(fā)布了關(guān)于這款機(jī)器的相關(guān)研究。該項目旨在顯著降低研發(fā)成本，同時簡化金屬增材制造過程中監(jiān)控與控制系統(tǒng)的實現(xiàn)。

這也意味著，只要你愿意，就可以構(gòu)建一臺屬于自己的金屬3D打印機(jī)。

據(jù)了解，用于構(gòu)建和操作3D打印機(jī)的軟件、CAD文件、電路圖、IO列表及其他文檔均可在ReAM250的GitHub頁面上免費(fèi)獲取。所有資源都已獲得寬松的BSD許可，因此鼓勵大家進(jìn)行再利用，甚至用于專有商業(yè)開發(fā)。

但話說回來，制造一臺合格的LPBF金屬3D打印機(jī)并不容易。技術(shù)復(fù)雜、安全性高、知識門檻高，遠(yuǎn)非DIY 一臺FDM打印機(jī)可比。此外，高昂的成本也是關(guān)鍵問題，即使開源，激光器、掃描系統(tǒng)和金屬粉末的價格仍然不菲，因此它更適合企業(yè)或機(jī)構(gòu)，而非個人愛好者。

如何構(gòu)建自己的LPBF 3D打印機(jī)

TUM團(tuán)隊指出，工業(yè)LPBF 3D打印機(jī)的普及受到零件可重復(fù)性挑戰(zhàn)和昂貴的質(zhì)量保證成本的制約。因此，研究者必須對3D打印過程的監(jiān)控和控制進(jìn)行深入研究，才能克服這些挑戰(zhàn)。

然而，商用LPBF 3D打印機(jī)和相關(guān)軟件的成本過高，許多機(jī)構(gòu)只能選擇自行構(gòu)建系統(tǒng)。新入行的研究人員常因這一過程的復(fù)雜性和高成本而望而卻步，而缺乏標(biāo)準(zhǔn)化也阻礙了成果的轉(zhuǎn)移性。

為了解決這些問題，TUM著手為LPBF 3D打印研究創(chuàng)建一個易于適應(yīng)且便于自制的開源平臺。報道稱，ReAM250打印機(jī)具備高度模塊化設(shè)計，且容易集成和適應(yīng)不同的過程監(jiān)控系統(tǒng)。

這款3D打印機(jī)提供了250mm×250mm×250mm的構(gòu)建體積。此外，保護(hù)氣體流動系統(tǒng)和真空泵可幫助用戶創(chuàng)建定制化的工藝環(huán)境。非接觸式粉末重涂器可避免與3D打印機(jī)部件碰撞，同時可以集成傳感器，進(jìn)行軸內(nèi)和軸外工藝監(jiān)控。ReAM250采用開源、開放架構(gòu)，允許集成來自不同制造商的硬件，從而降低研發(fā)要求和成本。

軟硬件商Autodesk和RAYLASE入局

尋找關(guān)鍵的軟硬件合作伙伴對于金屬3D打印機(jī)的開發(fā)至關(guān)重要。優(yōu)秀的硬件伙伴提供高質(zhì)量的激光器、掃描控制系統(tǒng)和精密機(jī)械部件，而強(qiáng)大的軟件伙伴則優(yōu)化控制算法、監(jiān)控系統(tǒng)和切片工具。對此，TUM表示，Autodesk和RAYLASE已加入計劃，提供開源軟件和激光控制硬件，支持金屬LPBF系統(tǒng)開發(fā)。

ReAM250的關(guān)鍵組件

ReAM250采用了nLight的AFX-1000激光器，具有激光光束整形功能。這款可編程高功率光纖激光器可以在七種單模高斯和多模環(huán)形激光光束幾何形狀之間進(jìn)行切換。這些新型環(huán)形輪廓有助于提高熔池穩(wěn)定性，減少煙塵和飛濺，從而提升材料質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

RAYLASE通過開源項目提供其P-ICE 3掃描控制卡和AM-MODULE-III光束偏轉(zhuǎn)裝置，它們被集成到ReAM250系統(tǒng)中，以優(yōu)化激光控制并解決光束偏轉(zhuǎn)同步問題。在541毫米的工作距離下，使用RAYLASE掃描系統(tǒng)，ReAM250可以實現(xiàn)單模下約130微米的光斑直徑，使用環(huán)形輪廓時則可達(dá)到240微米。

Autodesk的開源軟件

在軟件方面，ReAM250由Autodesk的Machine Control Framework（AMCF）控制。這款開源軟件可以從ReAM250的GitHub頁面免費(fèi)下載，允許用戶集成第三方硬件，支持3D打印機(jī)的開放架構(gòu)兼容性。

AMCF通過較小的控制系統(tǒng)來控制3D打印過程，并與硬件進(jìn)行通信。這些較小的系統(tǒng)管理特定的硬件組件，包括可編程邏輯控制器（PLC）、掃描控制卡和傳感器。還提供基于B&R工業(yè)自動化Automation Studio的專用PLC軟件，用于連接和操作3D打印機(jī)內(nèi)的所有執(zhí)行器和傳感器。

Autodesk專有的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、刀具路徑和CAM平臺與ReAM250兼容。該公司的產(chǎn)品涵蓋了CAD設(shè)計、參數(shù)化支撐結(jié)構(gòu)生成、切片、刀具路徑處理、預(yù)測性金屬工藝模擬和功率優(yōu)化等功能。

過去，我們見證了FDM、SLA、SLS等開源3D打印技術(shù)帶來的變革，不僅降低了設(shè)備成本，還推動了這些技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。如今，隨著LPBF金屬3D打印機(jī)開源方案的推出，進(jìn)入門檻進(jìn)一步降低，相信將有更多企業(yè)參與這一技術(shù)的開發(fā)。

而過不了多久，我們也將看到這類設(shè)備的“大降價”。這對行業(yè)來說可能既有利也有弊，但對買家而言，無疑是個好消息。