无支撑金属3D打印“卡脖子”技术公开，VELO3D累计获10亿元融资
导读：2020年6月，最近南极熊报道了无支撑金属3D打印厂商VELO3D累计获1.5亿美元（约合10亿人民币）融资，设备卖给好几家航空航天公司（如SpaceX、Honeywell），以及石油天然气客户后，有不少读者在微信上问南极熊，“这个无支撑金属3D打印技术到底是怎么样的，靠不靠谱啊？”
 △传统金属3D打印需要支撑（左），VELO3D则无需支撑（右）
为了解答用户的疑问，南极熊特别收集整理了本文《获10亿元融资！无支撑金属3D打印VELO卡脖子技术专利找到了》。
VELO3D是直接金属激光烧结（DMLS）增材制造系统和打印准备软件的开发商，发明了SupportFree Geometries无支撑金属3D打印技术。成立于2014年，最初4年默默研发，2015年获得A轮融资2210万美元；于2018年在国际制造技术展（IMTS）上首次披露了其蓝宝石DMLS系统。蓝宝石系统的关键是VELO3D的智能融合技术，它可以模拟和预测零件变形，消除支撑结构。智能融合工艺通过调整零件设计来平衡变形，并配合前馈闭环熔池控制和原位计量数据来实现，生产出的零件几乎没有支撑结构。
金属增材制造或3D打印，主要是以熔池快速固化的焊接工艺。在凝固和冷却过程中，零件会产生热应力和残余应力。支撑有两个作用：一是作为固定件，固定零件，防止热变形而移动；二是热传导。临时支撑结构是直接能量沉积(DED)和传统的粉末床熔融(PBF)技术所必须的，通常需要打印完成后加工操作去掉。后期处理增加了成本，使周期延长。更重要的是，它限制了金属3D打印的设计自由度。
几十年来，金属3D打印公司一直依靠支撑结构将零件固定在构建板上，并进行热管理。一般情况下，我们已经开始依赖这些支撑来辅助打印小于45°的低角度结构。但是，这些低角度的几何形状也是在零件整合过程中，在装配体不可进入的内部通道中容易产生支撑。通过使用支撑物将零件固定在构建板上，在一定程度上将3D打印固定在原型设计上。
VELO3D与现有的粉末床熔接解决方案不同，具有独特的能力，可以打印低角度和低至0°（水平）的悬垂，以及大直径和高达100mm的内管，而无需支撑。这不仅省去了后处理的麻烦，而且克服了 45°法则——角度小于45°的就需要支撑。VELO3D让设计师可以自由地构建，释放出大量可以3D打印生产的设计。
据VELO3D介绍，其核心技术是专利的刮刀工艺（re-coater process），称之为非接触式刮刀。它不是使用传统的接触刮刀铺粉机制，而是使用了非接触式技术，好处非常多。非常擅长生产高宽比、薄壁零件、大型件等。简而言之，铺粉时刀片不与金属粉床接触。粉末铺展完毕后，进行一种刮刀非接触式过程在粉末上面，以确保粉末绝对平整。同样，这些都不与实际的床身或部件接触，实现高自由度，从而实现无支撑金属3D打印。
其官网上说得比较含糊，到底这个无支撑金属3D打印技术有何奥妙之处？
截止2020年6月，VELO3D已有约35项专利获得授权。南极熊发现，他们不但在美国、欧洲申请专利，同时也有其中一些专利早早在中国申请了相关专利，由此可见他们对专利保护的重视。南极熊已经收集到这35项专利申请书，里面有详细的技术介绍，很多专利都超过100页！希望对大家有启发。例如
专利1.“精湛的三维打印CN108698126A”。2016年12月9日提交•2018年10月23日发布。本公开提供了用于3D打印的各种仪器和系统。本公开提供三维(3D)打印方法、仪器、软件和系统，以用于步进和重复能量照射过程；控制3D物体的材料特征和/或变形；减少打印的3D物体中的变形；并且使材料床平坦化。
专利2.“准确的三维打印CN108883575A”。优先权2016-02-18•申请日期2017-02-16•发布2018-11-23。本公开提供了三维(3D)打印方法、仪器和系统，其尤其使用调节至少一个3D物体的形成(例如在3D打印期间实时)的控制器；以及促进其的非暂时性计算机可读介质。例如，调节3D物体的至少一部分的变形的控制器。控制可为原位控制。控制可为在3D打印过程期间的实时控制。例如，控制可在现象脉冲期间。本公开提供了用于评估熔池的基本长度尺度的各种方法、仪器、系统和软件，以及增加3D打印的准确度的各种工具。
专利3. “无支撑三维打印的设备、系统和方法CN108436082A”。2014年6月20日优先权•2015年6月19日提交•2018年8月24日发布。本发明提供三维(3D)物体、3D打印过程以及用于3D物体的制造的方法、设备和系统。本发明的方法、设备和系统可减少或消除对辅助支承件的需求。本发明提供利用本文中所描述的打印过程、方法、设备和系统打印的三维(3D)物体。
△无支撑金属3D打印专利结构之一
其中，最核心的是 专利3. “无支撑三维打印的设备、系统和方法CN108436082A”，申请书长达129页。特此分享给读者研究了解，欢迎下载。
△Velo3D Sapphire 金属3D打印机构建室，是圆柱形的
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