Tali是谁？从以色列到美国海军的数字制造先锋

Tali Rosman是数字制造和3D打印领域的公认专家，于2020年成为施乐公司Elem Additive的首席执行官。

她将这段经历描述为自己的"最大成就"，因为她负责从零开始创建了一家施乐公司旗下新公司Elem Additive，并推出了全新产品ElemX。

她也在军事领域颇负盛名，曾与美海军研究生院合作，测试了2022年7月安装在美国海军埃塞克斯号（USS ESSEX）上的第一台液态金属喷射Elem 3D打印机。

在这次采访中，她描述了金属3D打印的最新技术水平、优缺点，以及她对这一革命性领域的展望。

本文编译自eurosatory刊发的采访。本文仅代表受访者个人观点，不构成任何投资建议。文中涉及的具体公司、数据和预测仅供参考。

什么是液态金属喷射技术 (Liquid Metal Jetting)？

ElemX基于的是一种液态金属喷射技术，与传统的DED (Directed Energy Deposition) 和Cold Spray冷喷涂有不同之处。这是一种新型的技术路线。

它使用金属丝作为原材料（主要是铝线），将其熔化成液滴后喷射沉积。这种技术与传统DED的主要区别在于：

不需要激光或电弧等高能量源进行熔化，降低了能源消耗和复杂性，喷射过程更接近于"打印"而不是"堆积熔化"。

后处理需求更少，部件出来后主要需要简单的表面处理；

安全性更高，无金属粉末和高能量束的风险。

从技术特点来看，这种技术比传统DED更适合在船舶等特殊环境中使用，因为它的工艺简单、设备要求低、维护成本小。

但产能和材料范围（目前主要是铝）可能不及传统DED工艺。

这项技术后来被ADDiTEC公司收购，也说明它确实有其独特的技术价值，特别是在特殊应用场景下的优势。

液态金属打印：安全性与效率的完美结合

图片说明：2022年7月，ElemX 3D打印机装载在埃塞克斯号上

问：您与ElemX打印机开发的技术（基于液态金属喷射）有什么特点和主要优势？

Tali答：ElemX最大的优势可能是其部署能力，因为我们在集装箱中交付打印机，使其能够承受海洋环境下的振动和腐蚀等条件。

2020年当我受聘与一小型研究团队一起创建Elem Additive时，市场主要由塑料3D打印机和基于粉末的金属打印机主导。

我的任务是从后者转向更安全、更易部署的金属打印机，使用线材供给的液态金属技术。

因此这个挑战是多方面的，因为我们必须摆脱基于粉末的技术，这些技术对环境有毒且具有高度爆炸性，使其既不安全也难以部署。

我们成功开发出一种全新的技术，目前被美国海军、美国能源部和西门子使用，使用金属丝（目前主要是铝）而不是粉末。

金属丝是安全的、无毒的、非爆炸性的。

虽然还不是"即插即用"，但已经接近了，并且满足了随时随地打印的要求。

数天到数小时：打破传统制造桎梏

速度当然是另一个关键优势，能够按需制造零件，周转时间为一天。

速度不仅指打印速度，更重要的是后处理时间的减少，实现真正的按需、现场生产。

基于粉末的金属制造需要后处理设备，通常外包给外部供应商，这增加了交货时间并限制了在偏远地区按需生产零件的能力：

金属打印的后处理既麻烦又昂贵。

用户想要的是按需制造的零件。

所以，如果打印只需几小时，但后处理需要几周，那就失去了意义，因为这不是"按需"制造。

战场补给的新范式

这种能力，即在零件损坏或丢失的当天就能交付新的可用零件，对民用和军事领域的物流和库存来说都是一个重大突破。

您只需要有安装打印机的空间。

虽然ElemX相当大，但像比利时公司Valcun这样的新市场进入者现在提供类似的产品，具有更小的占地面积和更低的能耗。

除了打印机外，只需要现成可购买且无需特殊处理的线圈（目前，ElemX和ValCUN的解决方案主要集中在铝上），以及与基于粉末技术相比一些些的后处理设备。

当然，这取决于零件，但大多数情况下，零件从打印机出来时状况良好，后处理主要涉及铣削以完成表面处理，使其完全光滑，或在普通炉子中进行简单的热处理以加强零件。

不需要专有炉子、粉末处理设备、HIP等。

重塑制造业未来

由于工艺大大简化，液态金属喷射3D打印还有另一个优势：它需要的人力较少，培训数字制造工程师和机械师更容易、更快捷。

此外，对供应链的整体影响可能很快就会显现，原因有二：首先，没有粉末床金属技术带来的材料复杂性，只需购买市场上现成的丝材。

值得注意的是，从ElemX到ValCUN再到GROB的所有新兴液态金属打印机，最初都专注于铝，铝占全球金属零件市场的25%（钢铁占25%，其余由其他几种材料分配）。

Valcun及Grob设备产品图：

其次，您不需要大量材料，因为您只需使用生产零件所需的材料，这与减材制造（如机械加工）不同，后者是从材料块中减去材料。

减法制造意味着大量浪费。最后，减少材料需求意味着减少库存问题：您不再需要储存多个零件，而只需储存生产这些零件所需的材料。

从备用选项到主流制造：两大挑战待解

3D打印或增材制造与全球供应链的关系可以比作备用发电机与电网的关系：如果常规系统正常运行，最好使用它，但如果供应链中断，就需要备用发电机，这就是3D打印可以提供和做到的。

对某些零件而言，增材制造将永远作为备用发电机使用，但对其他零件而言，它可能成为默认的制造形式。

目前在乌克兰前线就是这种情况，那里许多零件无法供应，库存也并非总是可用。

目前，有两个主要障碍阻碍3D打印更普遍地用作"默认制造模式"：

挑战一：规模化生产

ElemX用于部署船只或前方基地的多样化、低产量产品组合，而不是用于仓库的大规模生产。

然而，随着非粉末解决方案的出现，这种情况可能会改变。

例如，以色列公司Tritone使用一种新工艺，用金属糊填充蜡模，使其能够生产数千甚至数万个零件。

虽然不适合生产数百万个零件，但这已经是与施乐（或ADDiTEC，因为Elem X去年夏天被该公司收购）和Vulcan不同的市场。

挑战二：认证难题 

认证和资格认定过程在军事领域尤其繁琐。关于这个特殊问题正在进行众多讨论，这正在减缓3D打印在军队使用的扩展。

一种解决方案是提前认证零件；另一种是考虑非关键零件或非主要结构零件所需的质量水平。

问题是："您真的需要认证这个零件吗？"

例如，军用船只上洗衣机的把手如果损坏，可能成为船上的噩梦。它必须具有无可挑剔的质量吗？

这让我们回到了"足够好用"质量的论点，而不是"卓越质量"标准，后者需要严格的认证过程来确保打印零件与初始零件完全对应。

AI赋能，开启智能制造新范式

目前人工智能（AI）的指数级使用可能很快会大大促进严格的认证过程或现场质量控制。

几个月前，我会告诉您AI只是一个空想，但今天我们都在多个层面感受到"ChatGPT"效应：

无论是在质量保证方面，还是在人们现在对这些新工具的信任程度方面。

事实上，AI可以通过越来越多地整合质量控制和最终用户输入来促进预测性维护，同时加快整个过程。我已经看到一些新的初创公司开始掌握生成式设计。

英伟达最近宣布推出用于3D设计的AI模型。

数据安全与知识产权的创新解决方案

此外，在网络安全和知识产权保护方面的安全问题，现在已经通过这一关键领域的重大技术进步得到解决。

一些初创公司，如以色列的Assembrix，已经在研究安全的数字文件传输，以至于打印人员无法访问受保护的信息。

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因此，阻碍增材制造更大规模推广的困难正在现场一个接一个地得到解决。

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