精度、效率、可持续性

增材制造通常被认为具有材料效率高、能耗低、本地化生产、定制和设计优化、可回收性和减少工具需求等可持续发展优势。虽然 AM 本身具有这些可持续发展的优势，但仍然存在许多挑战。

在 DMLS（“直接金属激光熔融”）领域，打印过程中对支撑结构的需求仍然是最大的挑战之一。在先进的热管理技术的帮助下，通过调整激光功率可以减少支撑结构。支撑结构对于防止悬挂或复杂特征在金属层应用时变形或塌陷至关重要。虽然支撑结构对成功的打印过程至关重要，但它们也会导致材料、后处理和能耗增加等形式的低效和浪费。

为了应对这些挑战，研究人员和制造商正在努力开发更高效的支撑结构，以优化整个打印过程。最高效、最具创新性的方法之一就是实施实时监测和控制系统，以帮助识别和解决打印过程中的问题，从而创建一个可进行实时调整的闭环系统。

EOS Smart Fusion

Introduction

EOS Smart Fusion 是一种闭环反馈控制解决方案，可通过实时监控和自适应工艺调整来协助使用最少支撑件的部件打印。它是作为一种智能热管理方法而开发的，专为制造商量身定做，允许在打印部件时使用最少的支撑物。这可以减少构建时间、后处理时间和材料损耗。通过高分辨率近红外照相机，光学断层扫描硬件和软件可深入了解工艺流程，智能融合系统可记录和测量实时能量输入，以便更准确地分析单个构建层。

为了测试 Smart Fusion 与基准构建以及市场上其他第三方软件的性能，EOS与研究合作伙伴--位于新加坡的 A*STAR 高级再制造和技术中心（ARTC）--共同开展了一项研究。其目的是为量化所取得的改进提供确凿的数据。只有通过实证数据，才能验证增材制造对可持续发展的影响，并将其视为制造业的未来。

研究方法首先是在市场上对各种无支撑打印软件进行技术分析和研究。这项研究选择了不锈钢 316L 材料，因为众所周知，这种材料需要坚固的支撑结构才能成功打印出组件*。然后，制作了斜面试样和封闭叶轮演示，并通过各种方法进行比较，包括量化尺寸精度。对叶轮进行切片，以捕捉悬垂部分的显微照片，同时对角度试样进行切片，以评估表面粗糙度和孔隙率。最后，使用 EOS 碳计算器进行了碳排放比较分析，以检查不同方法之间的差异。所有结果都在下表中作出了说明。

* 不锈钢 316L 目前正处于 Smart Fusion 的测试阶段。因此，目前还没有标准化流程。

▲ 图1：实验结果汇总（3 x = 性能最佳）；# 3 x = 孔隙率最小

以 EOS M290 为基准，比较和评估了 3 种不同的方法：标准打印、带有 Smart Fusion 的标准打印以及与市售的支持减少第三方软件（在本研究中称为 “软件 A”）集成的不同 OEM 机器。在支持量利用率方面，Smart Fusion 超越了市售软件和传统打印叶轮，成功地在第一时间制造出正确的零件。

▲ 图2：可实现的打印角度对比

基于 A 软件的打印需要多次尝试，至少需要 4 次试验才能成功打印出叶轮。使用 Smart Fusion 后，零件的整体加工时间大大缩短，所需的支撑物最少，尺寸精度更高（见图 1）。使用 Smart Fusion 制作的斜面试样比较显示，表面粗糙度更好，孔隙率更低（见图 2）。值得注意的是，Smart Fusion 能使最低悬伸角度与试样 CAD 模型非常相似。

比较评估的结果量化并突出了 EOS Smart Fusion 的巨大优势。与传统的金属打印相比，支持量减少了 38%，打印时间缩短了 62%，几乎相当于一整天。每个零件的生产成本也随之降低了 76%！此外，Smart Fusion 还响应了可持续发展和减少碳足迹的号召，印刷过程中的二氧化碳排放量减少了 62%（从 29 千克二氧化碳当量减少到 11 千克二氧化碳当量），后处理过程中的排放量大幅减少了 84%（从 187 千克二氧化碳当量减少到 30 千克二氧化碳当量）。

通过智能热管理，Smart Fusion 提供的软件可以改变金属的 AM 残余应力。通过最大限度地减少材料损耗和缩短加工时间，可以节约成本，使生产更具可持续性。我们的目标是与我们的客户和合作伙伴合作，测试、实施和优化这一解决方案，为他们提供竞争优势，以充分利用 AM 的优势。

随着技术的不断发展和应用的日益广泛，EOS 将继续开发以可持续发展为核心的尖端 AM 解决方案，满足市场需求，打造制造业的未来。

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