Advanced Laser Materials (ALM):聚焦适合生产和特定应用的工业级粉末

Advanced Laser Materials (ALM)成立于 2003 年，最初的目标是为增材制造市场开发比尼龙粉末并将其商业化。从那时起，ALM随着粉床技术市场的发展，逐渐将重点转向适合生产和特定应用材料的工业级粉末。2024年5月，南极熊获悉，ALM 总裁 Donald Vanelli 和 ALM 销售副总裁 Darin Chartier 分享了ALM（EOS 已收购）的运营方式、其在更广泛的增材制造材料市场中的独特之处以及粉床熔融增材制造的现状和未来。



EOS收购ALM
总部位于德国的 EOS 是 SLS 3D 打印解决方案的领先供应商，于 2009 年开始收购 ALM，并于 2011 年完成收购。当时，ALM 主要向 OEM 和服务机构开发和销售与机器无关的粉末。对于在美国市场影响不大的 EOS 来说，与 ALM 合作是一个战略切入点。

Donald Vanelli 指出：“将 ALM 和 EOS 结合在一起有机会追求非 EOS 机器的材料业务并与这些客户建立关系。在过去 10 年左右的时间里，EOS 在聚合物市场份额方面取得了很大进展。”

吸引 EOS 加入 ALM 的另一个重要因素是该公司生产特定应用材料的能力不断增强，比如波音公司用于生产 787 飞机风道的 FR-106 阻燃尼龙。围绕应用程序进行以客户为中心是 EOS 收购ALM 的重要原因，Vanelli 表示： “如今，ALM 是 EOS 中央业务部门的一部分，为非 EOS 系统开发材料，占整个业务的 50%。另一半则关注特定应用材料的开发。因此，如果有项目或需求，可以采用EOS拥有的一些核心材料，然后对其进行修改。”



定制材料开发
ALM的定制材料开发服务采用整体方法，首先考虑公司现有的产品组合。 当客户致电并要求提供材料时，ALM会启动应用程序，然后逆向工作：

●如果应用程序适合已有的标准产品，则可以直接使用。
●如果现有的产品不能满足用户的要求，则需要与客户进行具体沟通，进一步明确用户需求：产品组合中是否有一些可以稍微调整的东西，或者从头开始进行研发。



通常，当 ALM 为特定客户应用开发材料时，该材料最终会商业化并出售给一系列行业的其他客户。Chartier 表示：“我们倾向于制造一种适用于更广泛市场的材料，虽然我们不反对共享知识产权或让客户拥有知识产权，但最好该材料适用于整个市场。ALM与客户合作，使客户始终处于市场领先地位，在市场中获得先机，包括领先的价格或一段时期的独家经营权。”

ALM 凭借其针对特定应用的材料开发以及将研发、生产和物流集于一身的全方位生产能力，在粉床市场中脱颖而出。 Vanelli表示ALM 团队汇集了一群在该行业平均拥有 10 年或以上经验的人员。这些经验加上公司独特的设置， ALM 能够快速开发材料并将其商业化，并在需要时扩大生产规模。

●在生产流程方面，ALM 从原材料供应商处订购基础粉末，并在内部进行各种类型的混合。 ALM拥有低剪切混合技术和高剪切混合技术，如果用户想添加填料，则使用低剪切力，而高剪切力混合则用于微量添加剂、颜料、抗氧化剂等的有效分散，ALM还使用高剪切混合塑造粉末颗粒。ALM还具备低温研磨粉末的能力。 “我们可以低温研磨约 50 吨，还能够通过热处理来改变粉末的熔化或行为方式，以及筛分技术来控制粒度分布”

●在质量控制方面，ALM 工厂设有一个通过 ISO 9001 认证的 QC 实验室。ALM测量其收到的原料粉末和开发的新材料的各种特性。公司的研发和生产业务紧密相连。 Vanelli 解释道：“研发团队拥有所有生产和实验室能力是件好事，因为归根结底，需要为客户制定经济的解决方案，不能只在实验室中工作，必须具有可扩展性，而且必须经济。因此，对于从事研发的人员来说，接触生产是一件很棒的事情。，会比其他方式更快、更成功地制造产品。”



ALM 的产品组合
ALM 的粉床熔融材料产品组合十分广泛，由约 40 种不同的粉末组成，包括芯材、纤维填充粉末、具有特定性能的粉末和可持续材料。 材料可以分为三个基本类别：工业品质材料、增强材料和可持续材料。



在标准工业范围内，ALM 提供许多自己的产品以及 EOS 产品组合中的许多产品。 包括我们已经使用了 20 多年的 PA 2200 等材料，以及赢创的 PA 12 和阿科玛 PA 11，这些是整个行业的支柱产品。在 ALM，大约 60%的产品组合是非标准的，因此ALM将利用这些核心产品并从中衍生出其他产品。

这些新衍生的材料通常属于增强材料类别，包括增加静电耗散和阻燃等特性，这两者在航空航天和其他应用中都很重要。ALM还有纤维增强材料，如碳纤维、矿物纤维和玻璃纤维。其中一些增强材料具有复合纤维，能够直接融入颗粒中，从而产生各向同性特性，这是 SLS 传统上不可能实现的。

在可持续发展类别中，ALM 专注于三件事：以可再生方式采购原材料、减少浪费和最大限度地减少环境影响。在可再生原材料采购方面，ALM 正在与化学公司合作开发生物基粉末。 现实情况是，部件不会全部进入回收利用，那么我们如何处理这些部件才能确保它们不会对下游环境产生任何负面影响呢？ALM正在通过多种方式解决这个问题：

●首先，阿科玛最近发布了一种生物来源的 PA11，目前正在与 EOS 合作开发气候中性的 PA 2200。同时ALM还在开发可再生来源的聚丙烯。
●其次是制造稳定的聚合物，防止在打印过程中降解：ALM一直在与阿科玛合作开发链端接的 PA 12 产品，很多 TPU 和 PP 材料在 SLS 机器中长时间使用后都具有稳定性。稳定性的提高可以提高粉末的购买率和使用率，提高未烧结粉末的重复使用率，并最终最大限度地减少浪费。
●ALM 正在努力使材料更容易降解。 ALM团队大约花了三年的时间，在聚合物中添加添加剂，使其在环境中更容易降解。当进入垃圾填埋场时，其中的添加剂将使聚合物开始分解。

应用和趋势
ALM 在材料开发和供应方面，商业无人驾驶航空航天是ALM目前增强材料业务增长最快的领域。ALM 与 The Drone Bird Company 合作就很好的说明了这一现象， The Drone Bird Company 是一家荷兰公司，专门生产鸟形无人机，用于阻止真正的鸟类在潜在危险的环境中飞行或筑巢。



在使用 3D 打印之前，Drone Bird 公司一直使用玻璃纤维和环氧树脂的材料组合手工制造无人机，这减慢了开发和生产时间并影响了盈利情况。 The Drone Bird Company 一开始用泡沫制造无人机机身，但当它坠毁时，会损坏内部电子元件。然后他们转向3D打印并向ALM寻求解决方案。ALM推荐 PA 640-GSL材料，这是一种高强度、轻质的碳增强尼龙。

The Drone Bird Company在使用该材料和EOS P 396 机器，取得了巨大成功，最终使用该组合来生产无人机的机身和各种盖板。 PA 640-GSL 不仅有利于为无人机内部的电子元件提供保护，而且还因为该材料具有漂浮性，因此当鸟形无人机降落在水中时可以将其回收。此外，3D打印的使用加快了公司的设计、测试和生产流程。

在讨论多年来对其材料的需求发生的变化时，ALM 的领导者表示，最大的转变是从主要向 OEM 和服务机构提供用于快速原型制作的材料，转变为满足对具有特定性能的生产级材料不断增长的需求。

Vanelli 解释道：“当我开始进入这个领域时，有两类客户：拥有快速原型实验室的原始设备制造商和服务机构，他们的需求也主要是原型设计。直到 2010 年代初，这种情况才发生变化，因为SLS技术的生产应用不断增加。ALM在过去几年中的所有增长都集中在用于生产应用的高度专业化材料领域，不仅仅是材料，工艺和硬件也都实现了专业化。”

南极熊获悉，ALM 将在今年 6 月于洛杉矶举行的 Rapid + TCT 会议上的 EOS 展位上亮相，感兴趣的小伙伴可以关注！