為大規(guī)模制造而生，粘結劑噴射金屬3D打印設備技術一覽
粘結劑噴射金屬3D打印技術，該技術于 1993 年在麻省理工學院發(fā)明，使用噴墨打印頭將粘結劑施加到金屬粉末床上，形成類似于金屬注射成型 (MIM) 生產(chǎn)的部件的生坯。 然后，這些部件會經(jīng)過一系列后處理（因具體技術而異），包括燒結，以獲得致密的金屬零件。
粘結劑噴射金屬3D打印技術，從生產(chǎn)效率、經(jīng)濟性的角度看充分的滿足了面向量產(chǎn)的應用。而可打印材料的豐富多樣（從金屬到陶瓷，金屬與金屬的復合材料，陶瓷與金屬的復合材料…)，使得粘結劑噴射這項技術的適用場景獲得了進一步的延伸。
為量產(chǎn)而誕生的技術
高速、低成本，粘結劑噴射金屬3D打印獲得了業(yè)界的高度關注。根據(jù)3D科學谷《深度透視金屬粘結劑噴射金屬3D打印材料與應用發(fā)展》一文，粘結劑噴射金屬3D打印技術的發(fā)展正在以不可思議的方式改變業(yè)界對這項技術先入為主的認知。
l Markforged/Digital Metal
Markforged與Digital Metal 交易在性質(zhì)和策略上與 Desktop Metal對ExOne的收購幾乎相同。雖然兩家公司尚未開始整合過程，Digital Metal的粘結劑噴射3D打印技術很重要，因為該公司十多年來一直使用這項技術來生產(chǎn)大量非常小、高度復雜的零件。Digital Metal 是瑞典金屬粉末制造商 Höganäs集團公司旗下的企業(yè)，Digital Metal推出了粘結劑噴射技術的金屬增材制造設備：DMP 2500。這款機器使用金屬粉末，能進行連續(xù)生產(chǎn)。
打印速度高達100立方厘米/小時，打印層厚為42微米。它有一個較大的構建體積，為2500立方厘米，單次可以打印多達50000個的零件。DMP2500的其他技術規(guī)格包括：35分微米的XY分辨率，處理前的平均表面粗糙度為Ra6微米。這些數(shù)字意味著打印機可以生產(chǎn)出“具有醫(yī)療級平滑度的復雜結構”，即使打印件的尺寸很小。DMP 2500能處理幾種材料，因為打印后還會進行燒結。使用粘結劑為環(huán)氧樹脂，由噴嘴根據(jù)部件的幾何形狀精確地噴射粘合劑，層層粘結材料，該過程一直持續(xù)到零件完成。整個打印過程以受控的方式進行。最后，在燒結爐中將粘結劑燒掉以獲得純粹的金屬零件。
l HP金屬粘結劑噴射
惠普 Metal Jet S100 提供“以客戶為中心，以設計為主導” 的端到端的軟件及硬件供應鏈解決方案，可提供高生產(chǎn)力、集成工作流程、訂閱和專業(yè)服務，助力用戶快速實現(xiàn)業(yè)務轉型目標。模塊化解決方案使構建好的單元能夠在四個不同的站點之間移動，這意味著用戶可以持續(xù)進行大規(guī)模金屬生產(chǎn)。
l GE Additve大型金屬粘結劑噴射
GE增材制造于2022年推出用于規(guī)模生產(chǎn)的粘結劑噴射Series 3D打印機，具有500 x 500 x 500 毫米的構建體積，模塊化，高度自動化，可以生產(chǎn)最大 23 千克的零件，預計制造交付在 2023 年下半年開始，該系統(tǒng)的發(fā)布是經(jīng)過4年的與合作伙伴的協(xié)作和測試，以確保該系統(tǒng)已準備好，適合大批量、連續(xù)制造環(huán)境。
Binder Jetting粘結劑噴射金屬3D打印技術由于燒結過程中發(fā)生的零件收縮，需要通過補償以解決失真。根據(jù)3D科學谷的了解，GE在質(zhì)量控制方面可以實現(xiàn)不同尺寸的復雜零件的可重復且可靠的3D打印，在不破壞精細特征的情況下去除殘留粉末。GE Additive 的 Amp 軟件具有失真預測和補償功能，這使得可以以比傳統(tǒng)策略更快的速度制造高質(zhì)量的組件。在所需公差范圍內(nèi)實現(xiàn)零件的燒結，通過使用燒結變形模擬軟件更快地開發(fā)高質(zhì)量零件，實現(xiàn)具有低粗糙度表面零件的增材制造。
l Desktop Metal
ExOne 的 X1 160Pro 金屬3D打印機是為大批量生產(chǎn)而打造的龐然大物，盡管它作為一個獨立的系統(tǒng)，讓用戶可以構建自己的生產(chǎn)工作流程。具有大型的 160 升構建體積，快速沉積速率，設備的重量為 3.7噸。基于ExOne 在粘結劑和支撐材料方面近二十年的專業(yè)知識，目前可加工的材料包括 316L、17-4PH、304L、Inconel 718、M2高速鋼和H13 工具鋼、銅、陶瓷等。
Desktop Metal的P-50 的雙向單通道噴射 (SPJ) 技術使其能夠沉積高達 12,000立方厘米的金屬粉末，這臺機器長 5 米，重 5.4 噸。根據(jù)3D科學谷的了解，Desktop Metal的生產(chǎn)系統(tǒng)材料庫除IN625外，還包括17-4PH不銹鋼、316L不銹鋼、4140低合金鋼，均已通過Desktop Metal認證。該平臺還支持多種客戶合格材料，包括銀和金，此外，Desktop Metal 還在其材料組合中添加更多金屬，包括工具鋼、不銹鋼、高溫合金、銅等。
Desktop Metal有效發(fā)展了軟件在3D打印工藝控制方面的作用：粘結劑噴射金屬3D打印的一大痛點是收縮控制，Desktop Metal的Live Sinter™ 仿真軟件通過最大程度地減少對試驗和錯誤的依賴，通過仿真技術來改變游戲規(guī)則。據(jù)稱，有了該軟件的加持，用戶無需成為粉末冶金專家，也能夠制造準確的零件。
l 武漢易制
武漢易制的核心研發(fā)團隊源于華中科技大學，深耕3D打印行業(yè)二十多年。武漢易制聚焦在金屬粘結劑噴射的技術賽道，在解決如何避免噴頭堵塞，如何控制燒結變形，如何實現(xiàn)自動化，如何與國內(nèi)上下游廠商合作打通整條供應鏈解決方案方面打造自主創(chuàng)新的解決方案。
© 易制科技（2022年數(shù)據(jù)）
l l Ricoh-理光
其他粘結劑噴射3D打印技術提供商還包括Ricoh-理光，理光于2021年11月推出了粘結劑噴射金屬3D打印設備，理光在金屬粘結劑噴射金屬3D打印領域并非先行者，但該公司在噴墨打印頭市場的世界領先專業(yè)知識可能是一項強大的資產(chǎn)，就像惠普一樣。這家日本公司目前正對其增材制造開發(fā)進行相對嚴格的保密，其中大部分是在其位于英國的客戶體驗中心進行的。Ricoh-理光正在尋求開發(fā) 3D 打印機和生產(chǎn)流程的整體解決方案，以使用粘結劑噴射金屬3D打印技術制造鋁制零件。Ricoh-理光之所以選擇鋁，是因為它是最具挑戰(zhàn)性的燒結材料之一，但由于其成本低、重量輕且用途廣泛，因此將成為許多粘結劑噴射金屬3D打印應用的理想材料。事實上，鋁材料是 Desktop Metal 和 ExOne 戰(zhàn)略中的關鍵材料之一。
理光聲稱其3D打印技術可以批量生產(chǎn)鋁合金部件，而鋁合金因?qū)嵝院们抑亓枯p而被廣泛使用，更是制造散熱器的重要材料。理光的金屬3D打印技術可以生產(chǎn)形狀更復雜的金屬部件，如復雜的狹窄管道。使用鑄造和切割等傳統(tǒng)金屬加工方法無法生產(chǎn)此類零件，而使用基于激光的3D打印則成本很高。
l 3DEO
3DEO 主要專注于大批量非常小的零件（類似于 Digital Metal），據(jù)悉，是迄今為止生產(chǎn)數(shù)量最多的粘結劑噴射3D打印零件廠商。該公司似乎并不打算向外部客戶提供其技術，但是，其服務能力清楚地表明了其粘結劑噴射金屬3D打印技術在增材制造行業(yè)和金屬制造方面的潛力。
粘結劑噴射技術的“近鄰”技術
Binder Jetting粘結劑噴射金屬3D打印技術與幾乎所有其他金屬3D打印工藝相比都是獨一無二的，因為在3D打印過程中不會產(chǎn)生大量的熱量。這使得高速打印成為可能，并避免了金屬3D打印過程中的殘余應力問題。Binder Jetting粘結劑噴射金屬3D打印技術將熱加工過程轉移到燒結步驟，這使得更容易管理熱應力，因為燒結溫度低于其他類型的金屬3D打印工藝中所需的完全熔化溫度，并且熱量可以更均勻地施加。然而，這并不能完全消除溫度梯度和產(chǎn)生殘余應力的挑戰(zhàn)。
可以說以Binder Jetting為代表的間接金屬3D打印技術是面向批量經(jīng)濟型金屬零件的打印應用市場而誕生的。
不過，從需要燒結以獲得致密的零件的角度，還有幾種技術與粘結劑噴射技術有異曲同工的相似之處，這其中包括施樂推出的液態(tài)金屬3D打印系統(tǒng)ElemX，XJet推出的納米金屬射流技術Carmel系列，以及Fraunhofer IFAM研發(fā)的MoldJet工藝(目前被Tritone商業(yè)化）。
(責任編輯：admin)
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