2020年10月10日，南极熊获悉，金属3D打印公司Desktop Metal获得了美国国防部（DoD）一个245万美元的项目，用于开发大批量3D打印工艺，研究大规模生产无钴硬合金。

△316L 不锈钢 3D打印零件

Desktop Metal公司专有的单程粘合剂喷射（SPJ）技术将用于大规模生产无钴硬金属部件，这个部件由一种新型的铁基纳米材料制成，单台机器每天可生产20万个部件。

CCDC陆军研究实验室（ARL）材料工程师Nicholas Ku博士说：＂新型无钴硬金属牌号有望获得高强度、高韧性、高硬度和高耐磨性的材料，我们相信，将这种新型材料与Desktop Metal的单程粘合剂喷射技术相结合，不仅在国防部门，而且在商业领域也将有重大应用。

＂此外，我们相信这种组合方法将大大提高可持续性，减少矿物的使用，并提供一个环境友好的过程，大规模生产具有优良性能的部件。＂

Desktop Metal的单程粘合剂喷射金属3D打印（SPJ ）技术原理

Desktop Metal Production  系统是一款大型设备，它采用了SPJ技术－－一种基于喷墨和粉末的金属3D打印工艺。在Single Pass Jetting?（SPJ）的支持下，Production System?具有双向3D打印功能，移动一次，即可打印一次，不浪费一遍路程。具体工作流程如下

①3D打印。对于双向单程3D打印，每次打印遍及整个构建区域，都将应用打印过程的所有步骤（粉末沉积、铺展、压实、弹道抑制ballistic suppression和粘合剂喷射）。一层一层地沉积金属粉末和粘合剂，直到整个构建体被零件部分和周围的散装粉末填满为止。

②脱粉。构建完成后，将移除构建箱，并替换新的构建箱。完整的成型箱被移至清粉工位，在那里去除粉末，并准备烧结零件。

③烧结。脱粉的零件装入工业炉中，加热到接近熔化的温度。除去粘合剂，使金属颗粒融合在一起，并使零件致密。

Desktop Metal公司表示Production系统的打印速度可以达到传统粉末床融合3D打印技术的100倍。

总部位于芝加哥的先进数字制造公司Fast Radius是2019年首批采用Desktop Metal公司Production系统的公司之一，因为它希望进一步扩大全球金属增材能力。不久之后，福特汽车公司也使用了Production 系统，以加速原型设计和制造有限规模的生产部件，此前福特汽车领导了对Desktop Metal 6500万美元的投资。

最近，Desktop Metal与Trine Acquisition Corp合并，将其3D打印业务在纽交所上市，股权价值估计为25亿美元（约167亿元人民币）。

△配备SPJ技术的Desktop Metal生产系统，Production System?设备

大规模生产无钴硬质合金

钴是一种天然存在的元素，通常用作碳化钨的金属粘合剂材料。虽然钴是锂离子充电电池等物品的关键成分，但对呼吸道和皮肤有害，特别是对开采钴的工人。钴的开采也带来了环境问题，如放射性水平增加，河流和饮用水受到污染。

因此，ARL一直在研究钴的替代品，最终开发出一种专利的无钴硬金属材料，这种材料使用一种新型铁基纳米材料作为基体。

新材料开发出来后，美国陆军指挥部责成Desktop Metal公司代表美国陆军研究实验室向美国国家制造科学中心（NCMS）和先进制造、材料和工艺（AMMP）联盟提供一种能够3D打印新型硬金属的高性价比、批量生产的工艺。

在这个项目中，Desktop Metal将开发无钴硬金属的原料和粘结剂系统。在不使用其他工具的情况下，他们的SPJ工艺将把新型硬金属打印成复杂的、网状或接近网状的零件。目标是在一台机器上每天至少打印20万个零件。

Desktop Metal还将提供成本分析，加强SPJ技术，每日制造至少50万个原型零件。Desktop Metal公司认为 SJP工艺将 ＂引领开发 ＂适合各种商业和国防应用的两用技术。

硬质合金硬金属市场

根据Desktop Metal的数据，到2024年，硬质合金硬金属市场预计将增长到240亿美元。碳化物硬金属被用于多种应用，横跨石油和天然气、化工和纺织、农业工具、航空航天、国防、建筑等行业。

Desktop Metal公司项目副总裁Animesh Bose博士将担任该三年期项目的首席研究员。作为ASM International和APMI International的研究员，Bose积累了40年的粉末材料加工经验。

他说：＂这个项目的成功，不仅将为硬质合金界提供无钴硬质合金解决方案，而且还将开发出一种免工具加工技术，能够以与其他大多数大批量制造技术相媲美的速度，将这类材料制造成极其复杂的异形零件，为硬质合金及其应用领域开辟出新的前景。＂

这个项目将有助于为国防部和商业应用提供一种更环保的方式来大规模生产金属、合金和其他复合材料部件。