采用SLS技术3D打印钛合金，EOS、华曙高科、Formlabs的设备均已验证！更有重要启示

3D打印技术参考注意到，德国Headmade Materials公司开发了一种名为冷金属熔合的工艺（ColdMetalFusion ，CMF) ，可以使用聚合物激光烧结设备3D打印钛合金、不锈钢、工具钢等金属材料。并且，这家公司已经在EOS、华曙高科以及Formlabs等企业的SLS设备上进行了验证。其官网显示，CMF技术能够使用户更为经济高效的批量生产高质量金属部件，年产量可高达1亿件。

在主流设备品牌上进行验证

3D打印技术参考注意到，德国领先的钛金属MIM技术开发商Element22，早在2021年就引入了EOS的Formiga P110 SLS系统。该公司在技术筛选过程偶然注意到Headmade公司的冷金属熔合技术，并在该设备上进行了验证。目前，该公司已将这项技术应用于众多高端应用。

Element22采用CMF技术开发的应用

根据2024年11月的消息，Headmade正与美国俄亥俄州立大学设计与制造卓越中心 (CDME) 、美国Tinker空军基地逆向工程和关键工具 (REACT) 实验室、EOS以及America Makes之间合作，探索将CMF技术用于飞机替换零件制造。项目将研究该工艺制造的金属材料的机械性能，证明该技术是否适用于为美国空军延长飞机使用寿命。

2024年，3D打印技术参考注意到Headmade公司购入华曙高科SS403P设备，并成功进行了CMF技术验证，其开发出了Ti64加工参数，实现了无支撑金属部件打印。

采用华曙高科设备和CMF技术制造的TC4零件
2025年8月，Headmade宣布其用户在Formlabs Fuse1+桌面SLS设备上成功进行了技术验证，打印出了钛合金叶轮。Fuse1+销售数量超过10000台，拥有庞大用户群，这将为他们拓展更多应用。

使用Fuse1+打印的钛合金叶轮

除此之外，3D打印技术参考还注意到Headmade在Nexa3D以及SINTRATEC的SLS设备商进行过验证。但这两家公司一家被收购，另一家则已关闭。

揭示冷金属熔合的本质

竟涉及一段发展史

就工艺过程来说，CMF工艺使用激光烧结设备打印由聚合物包覆的金属粉末，制造出零件胚体，经排胶、烧结之后，形成致密零件。所以，该技术的本质与惠普公司的粘结剂喷射工艺（MBJ）一样，都是基于烧结的金属3D打印技术，不同之处在于打印过程及成型材料。

CMF工艺与MBJ工艺的打印过程都是要获得零件生坯。只不过，MBJ技术使用“纯金属”粉末，通过选区喷射粘结剂使粉末颗粒结合在一起，而CMF技术使用覆膜的金属粉末，CO₂激光将粉末表面的聚合物加热至约80℃融化后相互粘结在一起。

需要指出的是，这一过程在3D打印发展的早期就已实现。在上世纪90年代，用于金属3D打印的激光器仍为CO₂激光，而现在所用的光纤激光直至进入21世纪才发展成熟起来。由于波长长、能量密度低，当时金属3D打印的实现手段之一，就是在金属粉末表层包覆聚合物（跟覆膜砂一样）或者混合高分子材料，之后进行打印、烧结再进行渗铜。

该路线可以制造出具有较高强度的零件，但该技术路线并没有发展起来，主要原因之一就是渗铜之后改变了材料体系，不被应用行业所接受。而如今，所使用的材料粒度、粘结剂体系、烧结制度等均得到了改良，以及大量经验的积累，使渗铜环节得以排除。无论是CMF工艺还是BJ工艺均可无须渗铜即可制造“纯净”的部件。

3D打印技术参考查询到，该工艺打印完成的生坯，已经具备较高的强度（也有可能经过了热固化），可以通过气压或水射流将零件快速清理出来。

胚体零件因具有较高强度不仅有助于清粉，并且还可以在此基础上进行车削、铣削、钻孔、磨削等机械加工，这将为一些硬质材料的加工带来优势。生坯零件之后须在温控溶剂中进行脱脂，该过程可去除打印件中的大部分聚合物。随后，生坯进入烧结环节，该过程可去除残留聚合物，金属颗粒实现冶金熔合。总的来说，打印之后的环节，与惠普MBJ技术大体相同。

可无支撑打印，但收缩难以避免

冷金属熔合与粘结剂喷射均可以实现金属零件无支撑制造，理论上可以制造更为复杂的零件。但需要指出的是，后烧结过程会伴随零件的收缩与变形，这是基于烧结的金属3D打印技术的通病，直接导致今天未能大规模应用的局面。

然而，不得不说该技术确实为间接金属3D打印提供了一条“新思路”。其优势仍然需要从成本方面考量。与直接金属3D打印相比，此类型的技术可实现无支撑、批量、低成本制造。

Headmade不锈钢和钛金属通过CMF制造的零件的性能超过了MIM标准

零件可罗列无支撑打印

3D打印技术参考注意到，Headmade公司公开了一些典型客户的应用案例。如公路自行车制造商Sturdy Cycles采用CMF工艺3D打印了钛合金的车把、底板、曲柄组和中轴连接器。

使用CMF技术3D打印的钛合金自行车曲柄

在国际大学生方程式赛车比赛中，Headmade为德国应用科学大学赞助了一个油-气分离器，该分离器是通过CMF技术制造的。具有优化重量、高负载能力的钛合金Ti6Al4V部件将提升Stallardo 21赛车的最高速度。

使用CMF技术3D打印的钛合金油-气分离器

德国模具公司Utilis AG利用CMF技术开发了一种由M2工具钢制成的具有冷却通道的切削刀具。借助集成冷却系统，切削刀具的性能提高了近185%，客户有机会将刀具寿命翻倍，或者在不增加磨损的情况下增加切削速度。集成冷却系统的通道直径非常小，只有通过3D打印技术才能实现，但需要在不破坏毛坯的情况下清理粉末。

CMF技术3D打印的带有内部冷却通道的新型切削工具

重要启发

基于SLS或者BJ的工艺都提供了经济实惠、可扩展且单位零件成本更低的3D打印工艺，具有实现工业规模生产的潜力。这两种技术的所面临的共同问题也不容忽视。

3D打印技术参考认为，SLS技术的验证成功，其实为想探索间接金属3D打印的用户提供了另一种途径。相比能够获得粘结剂喷射3D打印机的成本与风险，无论是现有的SLS设备保有量，可获得而付出的成本（相比桌面级），SLS技术可作为一项备选方案。

注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

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