北美金属粉末工业联合会自几十年前便开始举办设计卓越奖竞赛，旨在展示粉末冶金行业的技术能力和创新成果。随着金属粉末3D打印技术的商业化成功，该竞赛吸引了越来越多的增材制造领域参赛者。2024年的竞赛中，不仅有传统的“压制烧结”粉末冶金和金属注射成型参赛作品，还涌现了大量创新的金属增材制造作品。
在2024年的设计卓越奖竞赛中，共有十个特等奖和十七个杰出奖被授予。本期内容，3D打印技术参考重点介绍金属增材制造类别的获奖作品。
汽车行业作品
由Divergent Technologies公司设计用于Czinger 21C超跑的CZV发动机排气尾端，获得了特等奖。该部件采用激光粉末床熔融（PBF-LB）技术制造，内置蜂窝结构经过优化以减轻重量、平衡和优化压力降。通过增材制造技术，该部件的设计、制造和测试在不到一个月内完成，而传统制造方法则需六个月。
由Azoth3D为通用汽车设计，用于全电动凯迪拉克Celestiq车型的安全带支柱调节导向环获得了杰出奖。该部件采用粘结剂喷射（BJT）技术制造，经烧结后达到97%的相对密度，并经过多层镍铬镀层处理以提高耐腐蚀性和耐磨性。作为通用汽车首款安全相关的3D打印金属部件，它推动了金属增材制造在汽车领域的边界。
粘结剂喷射3D打印技术使该部件的组装从四个独立组件减少为一个完整组件，从而节省了时间和成本。粘结剂喷射3D打印技术还使该部件针对目标强度和重量性能进行了优化。
国外军械
由澳大利亚Amaero及其客户Wedgetail Industries设计的枪械消音器获得了特等奖。该消音器采用PBF-LB技术制造，可选用Ti6Al4V或Inconel 718材料。与传统通过多个精密机械加工部件组装而成的消音器不同，金属增材制造能够创建无机械接头的复杂设计，实现传统制造方法无法达到的设计细节。
医疗器械
由3DEO及其客户Zimmer Biomet设计的骨髓采集器部件获得了特等奖。该部件采用基于烧结的粘结剂喷射增材制造技术，结合了粘结剂喷射（BJT）和CNC机械加工的优点，减少了后处理操作的复杂性和成本，同时提高了生产效率和部件精度。
由Azoth3D及其客户Sur-Set Connect LLC设计的电医疗连接器组件获得了杰出奖。这些组件包括固定螺钉、螺钉块和弹簧外壳，用于与导管配合，并向外科医生提供机械反馈。由于部件尺寸小且复杂，最初使用BJT技术时遇到清粉问题，后改用Xjet的材料喷射（MJT）技术成功解决。
工业应用
由Kennametal Inc.设计，用于电动汽车电机定子孔的加工的定子镗孔刀具获得了特等奖，它可以在一次加工中同时加工两种直径。该工具采用PBF-LB技术制造，设计允许组件的大部分实现自支撑，从而减少了后处理操作的需要。3D打印工艺能够生产更轻的工具，方便手动和自动工具处理，以及实现更快、更高效的机床主轴加速。
由APG-MIM设计的150mm气动夹头卡盘夹爪获得了杰出奖，该部件用于精密车削过程中的工件夹持。这些夹头采用Tritone Technologies的Moldjet技术制造了复杂的含有内部晶格结构的部件。该技术集模具打印、金属注射与脱脂烧结为一体，避免了粉末的参与，是一种小众类型的3D打印技术。
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总的来说，在2024年的MPIF设计卓越奖竞赛中，金属增材制造技术凭借其独特的创新能力和广泛的应用前景，成为焦点。获奖作品覆盖了从汽车行业的高性能部件、军事枪械的复杂消音器，到医疗器械的精密零件和工业应用中的高效工具，充分展示了金属增材制造在多个关键领域的卓越表现。
这些作品不仅体现了技术上的突破，还展示了增材制造在设计灵活性、材料选择和成本效益方面的显著优势。随着技术的不断发展和市场的日益扩大，金属增材制造有望在未来继续推动制造业的转型升级，为更多领域带来革命性的变化。
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