導讀：2020年6月，最近南極熊報道了無支撐金屬3D打印廠商VELO3D累計獲1.5億美元（約合10億人民幣）融資，設備賣給好幾家航空航天公司（如SpaceX、Honeywell），以及石油天然氣客戶后，有不少讀者在微信上問南極熊，“這個無支撐金屬3D打印技術到底是怎么樣的，靠不靠譜??？”

為了解答用戶的疑問，南極熊特別收集整理了本文《獲10億元融資！無支撐金屬3D打印VELO卡脖子技術專利找到了》（文末可下載專利文件）。

VELO3D是直接金屬激光燒結（DMLS）增材制造系統(tǒng)和打印準備軟件的開發(fā)商，發(fā)明了SupportFree Geometries無支撐金屬3D打印技術。成立于2014年，最初4年默默研發(fā)，2015年獲得A輪融資2210萬美元；于2018年在國際制造技術展（IMTS）上首次披露了其藍寶石DMLS系統(tǒng)。藍寶石系統(tǒng)的關鍵是VELO3D的智能融合技術，它可以模擬和預測零件變形，消除支撐結構。智能融合工藝通過調整零件設計來平衡變形，并配合前饋閉環(huán)熔池控制和原位計量數(shù)據(jù)來實現(xiàn)，生產(chǎn)出的零件幾乎沒有支撐結構。

金屬增材制造或3D打印，主要是以熔池快速固化的焊接工藝。在凝固和冷卻過程中，零件會產(chǎn)生熱應力和殘余應力。支撐有兩個作用：一是作為固定件，固定零件，防止熱變形而移動；二是熱傳導。臨時支撐結構是直接能量沉積(DED)和傳統(tǒng)的粉末床熔融(PBF)技術所必須的，通常需要打印完成后加工操作去掉。后期處理增加了成本，使周期延長。更重要的是，它限制了金屬3D打印的設計自由度。

幾十年來，金屬3D打印公司一直依靠支撐結構將零件固定在構建板上，并進行熱管理。一般情況下，我們已經(jīng)開始依賴這些支撐來輔助打印小于45°的低角度結構。但是，這些低角度的幾何形狀也是在零件整合過程中，在裝配體不可進入的內部通道中容易產(chǎn)生支撐。通過使用支撐物將零件固定在構建板上，在一定程度上將3D打印固定在原型設計上。

VELO3D與現(xiàn)有的粉末床熔接解決方案不同，具有獨特的能力，可以打印低角度和低至0°（水平）的懸垂，以及大直徑和高達100mm的內管，而無需支撐。這不僅省去了后處理的麻煩，而且克服了 45°法則——角度小于45°的就需要支撐。VELO3D讓設計師可以自由地構建，釋放出大量可以3D打印生產(chǎn)的設計。

據(jù)VELO3D介紹，其核心技術是專利的刮刀工藝（re-coater process），稱之為非接觸式刮刀。它不是使用傳統(tǒng)的接觸刮刀鋪粉機制，而是使用了非接觸式技術，好處非常多。非常擅長生產(chǎn)高寬比、薄壁零件、大型件等。簡而言之，鋪粉時刀片不與金屬粉床接觸。粉末鋪展完畢后，進行一種刮刀非接觸式過程在粉末上面，以確保粉末絕對平整。同樣，這些都不與實際的床身或部件接觸，實現(xiàn)高自由度，從而實現(xiàn)無支撐金屬3D打印。

其官網(wǎng)上說得比較含糊，到底這個無支撐金屬3D打印技術有何奧妙之處？

截止2020年6月，VELO3D已有約35項專利獲得授權。南極熊發(fā)現(xiàn)，他們不但在美國、歐洲申請專利，同時也有其中一些專利早早在中國申請了相關專利，由此可見他們對專利保護的重視。南極熊已經(jīng)收集到這35項專利申請書，里面有詳細的技術介紹，很多專利都超過100頁！希望對大家有啟發(fā)。例如

專利1.“精湛的三維打印CN108698126A”。2016年12月9日提交?2018年10月23日發(fā)布。本公開提供了用于3D打印的各種儀器和系統(tǒng)。本公開提供三維(3D)打印方法、儀器、軟件和系統(tǒng)，以用于步進和重復能量照射過程；控制3D物體的材料特征和/或變形；減少打印的3D物體中的變形；并且使材料床平坦化。

專利2.“準確的三維打印CN108883575A”。優(yōu)先權2016-02-18?申請日期2017-02-16?發(fā)布2018-11-23。本公開提供了三維(3D)打印方法、儀器和系統(tǒng)，其尤其使用調節(jié)至少一個3D物體的形成(例如在3D打印期間實時)的控制器；以及促進其的非暫時性計算機可讀介質。例如，調節(jié)3D物體的至少一部分的變形的控制器?？刂瓶蔀樵豢刂?。控制可為在3D打印過程期間的實時控制。例如，控制可在現(xiàn)象脈沖期間。本公開提供了用于評估熔池的基本長度尺度的各種方法、儀器、系統(tǒng)和軟件，以及增加3D打印的準確度的各種工具。

專利3. “無支撐三維打印的設備、系統(tǒng)和方法CN108436082A”。2014年6月20日優(yōu)先權?2015年6月19日提交?2018年8月24日發(fā)布。本發(fā)明提供三維(3D)物體、3D打印過程以及用于3D物體的制造的方法、設備和系統(tǒng)。本發(fā)明的方法、設備和系統(tǒng)可減少或消除對輔助支承件的需求。本發(fā)明提供利用本文中所描述的打印過程、方法、設備和系統(tǒng)打印的三維(3D)物體。

其中，最核心的是專利3. “無支撐三維打印的設備、系統(tǒng)和方法CN108436082A”，申請書長達129頁。特此分享給讀者研究了解，歡迎下載。下載專利PDF文檔，請往南極熊公眾號后臺回復關鍵詞“ VELO3D無支撐 ”

https://v.qq.com/x/page/l3047bp1lus.html （視頻鏈接：VELO3D無支撐金屬3D打印機）

轉自南極熊3D打印