新技术：MetShape光刻金属3D打印（LMM）

2021年6月，德国MetShape获得了增材制造领域领先风险投资家AM Ventures的种子融资，这将公司生产新设备、扩大营销和销售措施以及进一步增加员工人数。这家公司的重点技术是一种叫光刻金属制造（LMM）的3D打印金属制造技术，下面，让南极熊为大家解析一下这项技术吧！

△使用MetShape的LMM 3D打印技术3D打印的高精度齿轮。图片来自AM Ventures

据悉，光刻金属制造技术 (LMM) 是一种用于高精度金属部件的间接增材制造工艺。MetShape称，整个工艺链和生产的材料特性可与金属注射成型 (MIM) 部件相媲美。制造前半程和光固化技术非常相似，通过掩膜曝光，将金属粉末和光敏聚合物粘合剂混合原料逐层聚合，一层一层的制造出一个立体的生胚部分。后半程类似于粘合剂喷射技术，将生胚转移到炉中烧结，去除聚合物粘合剂，组件收缩并形成致密组件。

△LMM技术流程步骤

两步法

工艺第一个阶段利用光聚合原理生产高精度生胚部件。起始材料使用了金属粉末和光敏聚合物粘合剂的组合，并通过热刮刀铺设粉末层。工艺利用数字光处理（DLP）进行投影曝光，这能够精确快速地曝光整层表面。光敏粘合剂局部聚合，从而使金属粉末粘在一起。随着构建平台的逐渐降低，产生了一层一层的三维生胚部分。

△投影曝光

工艺的第二阶段将第一步的生坯转移到烧结炉。聚合物粘合剂被热去除，而完全金属化的生坯被烧结到最终密度，形成致密部件。

△生胚部分（左），完成部分（右）

技术特点

因为能够高精度制造，LMM技术特别适合制造小型和超小型金属部件。MetShape表示，层厚最小可达 50 μm，能够实现约 0.1 mm的最小壁厚和最小直径为 100 μm的微孔。并且打印过程不需要支撑结构，因为原料的支撑能力可以在整个构建空间中实现组件的三维排列。这能够优化构建室的使用率，实现高成本效益。

△技术流程插图

由于LMM不需要支撑结构，因此不需要耗时返工。组件以原料块的形式从构建空间中移出，其中包含的生坯能够通过简单的低温脱模过程取出，无需人工干预。

△烧结工艺

LMM技术优势

• 使用材料广泛，可加工不可焊接的材料（例如硬金属）

• 无热应力，具有高精度和分辨率

• 制造部件具有非常好的机械性能

• 打印过程不需要支撑结构，实现悬垂部分制造

• 可在打印空间中三维排列模型，优化空间利用率
  

△荷兰ADMATEC的ADMAFFLEX技术

金属3D打印技术

金属产品是工业制造的主力军，为此，许多针对金属零部件的3D打印技术被人们发明了出来。南极熊曾经介绍过17种金属3D打印技术。这次介绍的LMM技术也在这17类制造工艺之中，属于DLP金属打印（DLP Metal Printing），金属粉末与光聚合物树脂混合，3D打印部件必须经过脱脂和烧结过程。

△法国Prodways的DLP MOVINGLight技术

除了MetShape公司之外，还有另外两家公司也提供相应工艺，分别是荷兰ADMATEC的ADMAFFLEX技术和法国Prodways的DLP MOVINGLight技术。另外，最近还有许多金属3D技术也非常活跃，例如SLM的无支撑金属3D技术Free Float、Seurat的金属区域3D打印技术、Freemelt的电子束金属3D打印技术ProHeat。

 200916_FactsheetLMMen.pdf  下载

https://www.nanjixiong.com/thread-147715-1-1.html

MetShape公司

△MetShape团队从左到右：EdgarKintop, Andreas Baum博士, Maximilian Mungenast和Chiara Armbruster。照片来自AM Ventures

南极熊了解到，MetShape公司总部位于西南部城市普福尔茨海姆，业务围绕着其专有的LMM工艺，凭借该工艺提供咨询和按需生产服务。由于技术太新，公司目前提供的大部分服务采取咨询形式，服务包括材料鉴定、设计优化和开发特定用途的参数集。

实际上，MetShape公司的"LMM"技术主要是一个间接的两步流程。在这个流程中，混入粘结剂的金属原料通过光聚合成交联部件，然后烧结实现热脱胶。据MetShape公司称，这种方法能够生产出具有复杂悬垂的高分辨率零件，质量与金属注射成型（MIM）的同类产品相似。

据南极熊了解，这种光聚合成型的方法在陶瓷打印方面已经屡见不鲜了，但真正应用到金属材料的研究却少之又少。这主要是因为金属材料本身的密度、光线折射率等都与陶瓷材料有着很大不同，这也使得金属材料的光聚合成型的难度更加提升。MetShape公司表示，他们的两步法LMM技术可以完成高精度细节金属零件的3D打印。因此，这项技术具有相当大的开创意义，我们也希望能够更进一步的了解。

自2019年MetShape公司从普福尔茨海姆大学独立出来后，他们最初利用从巴登-符腾堡州获得的资金支持，建立起具体的应用。他们现在表示希望与IncusGmbH和普福尔茨海姆大学合作，继续开发工艺，保持技术的领先性。

参考阅读：

1. Metshape推出光刻金属制造（LMM）3D打印技术，并获Am Ventures投资公司支持
2. Seed financing from AM Ventures
3. The Lithography-based Metal Manufacturing (LMM) -Technology
4. LITHOGRAPHY-BASED METAL MANUFACTURING
5. 技术贴！金属3D打印：常见类型概述
6. Stereolithography/Digital Light Processing
7. LA TECHNOLOGIE DLP® MOVINGLIGHT®
8. 发布会视频：SLM Solutions无支撑金属3D打印解决方案Free Float
9. 200万激光点的金属“区域3D打印”技术，速度提升1千倍，Seurat获4100万美元融资
10. 电子束金属3D打印厂商Freemelt将在瑞典纳斯达克上市

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