冷金屬融合（Cold Metal Fusion, CMF）作為一項(xiàng)突破性的粘結(jié)金屬燒結(jié)技術(shù)，正在重塑金屬增材制造的產(chǎn)業(yè)格局。
該技術(shù)由Headmade Materials公司率先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，并通過(guò)ColdMetalFusion聯(lián)盟推動(dòng)全球產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
其技術(shù)核心在于使用特殊的復(fù)合粉末材料，將金屬微粒（包括鈦合金、不銹鋼、工具鋼等）包裹在熱塑性粘結(jié)劑中，使其能夠在標(biāo)準(zhǔn)聚合物選擇性激光燒結(jié)（SLS）設(shè)備上完成制造過(guò)程。
技術(shù)原理
從技術(shù)原理深度分析，CMF采用獨(dú)特的三步成型工藝鏈。首先在SLS設(shè)備中，以低于80°C的加工溫度選擇性熔化粘結(jié)劑，逐層構(gòu)建具有高穩(wěn)定性的"生坯部件"——這一過(guò)程無(wú)需支撐結(jié)構(gòu)，且未使用粉末可實(shí)現(xiàn)100%回收。
隨后通過(guò)自動(dòng)化脫脂站進(jìn)行溶劑處理，徹底去除粘結(jié)劑形成多孔金屬結(jié)構(gòu)。
最后在專(zhuān)用燒結(jié)爐中進(jìn)行高溫致密化處理，獲得完全致密的金屬零件。
值得注意的是，該工藝可實(shí)現(xiàn)各向同性收縮率穩(wěn)定控制在14%左右，遠(yuǎn)優(yōu)于其他燒結(jié)技術(shù)18-26%的異向收縮率。
產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)
這項(xiàng)技術(shù)帶來(lái)的產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢(shì)具有革命性意義。CMF 的最大優(yōu)勢(shì)在于工藝鏈條的普適性與低投入。
現(xiàn)有的大多數(shù)SLS設(shè)備幾乎無(wú)需大幅改造即可兼容包括Formlabs Fuse 1+（3D-WERK已成功驗(yàn)證鈦合金打?。?、Farsoon、EOS FORMIGA P110、XYZprinting MfgPro230 xS等系統(tǒng)，大幅降低初始投資門(mén)檻。
材料體系方面，Headmade Materials已建立完整的材料庫(kù)，包括鈦合金（Ti6Al4V、CP-Ti Grade 1）、不銹鋼（316L、17/4PH）、工具鋼（M2、正在開(kāi)發(fā)的H13）、高溫合金（Inconel 625）以及鎢等特殊材料，鋁合金6061也在開(kāi)發(fā)進(jìn)程中。
生產(chǎn)流程方面，CMF與金屬注射成型（MIM）工藝高度兼容，且打印參數(shù)與PA12尼龍高度相似，顯著降低技術(shù)遷移成本。
產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)方面，ColdMetalFusion聯(lián)盟已形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈條。設(shè)備層面匯聚了Farsoon、Sintratec等SLS制造商；材料領(lǐng)域有Headmade Materials、Element22等供應(yīng)商；后處理環(huán)節(jié)包括AM Solutions、ProX、Carbolite Gero、LOMI等專(zhuān)業(yè)公司；服務(wù)端則吸引3D-WERK、mimPlus等MIM專(zhuān)業(yè)廠商加入。
這種協(xié)同創(chuàng)新模式極大地加速了技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，特別是對(duì)于擁有大量SLS設(shè)備的企業(yè)（如3DPRINTUK、Materialise），CMF提供了設(shè)備利用的新途徑。
同時(shí)CMF提供了靈活的解決方案配置選項(xiàng)。比如JobShop采用Farsoon HT252P（20L構(gòu)建體積）配合LOMI 50L脫脂站和Carbolite Gero 25L燒結(jié)爐（240×240×400mm，1600°C）；LabShop方案則選用Sintratec S2（8L）配合LOMI 30L脫脂站和Carbolite Gero 8L管式燒結(jié)爐（300×180mm，1300°C）。
這種模塊化配置滿(mǎn)足不同規(guī)模企業(yè)的需求。
產(chǎn)業(yè)應(yīng)用
在實(shí)際應(yīng)用層面，CMF已經(jīng)展現(xiàn)出卓越的性能表現(xiàn)。Element22與Sturdy Cycles合作開(kāi)發(fā)的鈦合金自行車(chē)部件，包括連接件、曲柄和整體鏈stay系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了輕量化（踏板僅100克/對(duì)）與高強(qiáng)度的完美結(jié)合。
在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，Headmade Materials演示的400個(gè)鈦合金鏈節(jié)項(xiàng)目，在3周內(nèi)完成從重新設(shè)計(jì)到現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的全流程，成功替代塑料件提升機(jī)械性能。
此外，Miba等能源行業(yè)供應(yīng)商已開(kāi)始采用CMF生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)零部件，鈦um公司的clipless踏板項(xiàng)目也證明了該技術(shù)在消費(fèi)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。
技術(shù)發(fā)展前景方面，CMF正面臨重要突破與挑戰(zhàn)。技術(shù)進(jìn)步維度：3DM等公司開(kāi)發(fā)的二極管激光技術(shù)預(yù)計(jì)將帶來(lái)新一輪生產(chǎn)率提升；材料體系持續(xù)擴(kuò)展，鋁合金、銅合金等新材料正在開(kāi)發(fā)；聯(lián)盟致力于建立從打印到燒結(jié)的全流程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
當(dāng)前挑戰(zhàn)包括：燒結(jié)收縮率的精確控制仍需經(jīng)驗(yàn)積累，大尺寸部件變形控制需要優(yōu)化，與傳統(tǒng)金屬PBF工藝的精度對(duì)比需要更多驗(yàn)證數(shù)據(jù)。
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Cold Metal Fusion技術(shù)通過(guò)材料創(chuàng)新和工藝整合，成功實(shí)現(xiàn)了金屬增材制造的轉(zhuǎn)型。
從3D-WERK在Formlabs Fuse 1+臺(tái)式設(shè)備上打印出航空航天級(jí)鈦合金零件看出，這項(xiàng)技術(shù)不僅大幅降低設(shè)備投資成本（預(yù)計(jì)可降低90%零件成本），更重要的是構(gòu)建了一個(gè)開(kāi)放、協(xié)作的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
隨著材料體系的持續(xù)豐富和設(shè)備兼容性的不斷擴(kuò)展，CMF有望成為實(shí)現(xiàn)金屬零件分布式制造、按需生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)驅(qū)動(dòng)力量，最終推動(dòng)全球制造業(yè)向數(shù)字化、柔性化方向深度轉(zhuǎn)型。
