近日，增材制造 (AM) 全球工業(yè)界的兩大巨頭理光和西門子已開(kāi)始合作，利用西門子數(shù)字工業(yè)軟件和西門子增材制造網(wǎng)絡(luò)來(lái)構(gòu)建理光的金屬粘結(jié)劑噴射 (MBJ) 平臺(tái)。 合作涉及到理光通過(guò)西門子的數(shù)字化解決方案來(lái)優(yōu)化其鋁零件輸出的MBJ粘結(jié)劑噴射3D打印工作流程。

理光3D打印鋁合金零件
© 理光

 充滿挑戰(zhàn)的鋁

     鋁合金的3D打印正在更多的“綁定”金屬3D打印工藝，從而形成多樣化的發(fā)展，并且?guī)��?lái)了持續(xù)發(fā)展的機(jī)遇。通過(guò)粘結(jié)劑噴射間接金屬3D打印工藝實(shí)現(xiàn)鋁合金零部件增材制造具有了更高可行性。
       此前，作為汽車制造中大量使用的鋁合金材料，一直以來(lái)難以搭上粘結(jié)劑噴射技術(shù)的順風(fēng)船，以更低的成本和更高的效率實(shí)現(xiàn)汽車零部件增材制造。主要原因是粘結(jié)劑噴射3D打印工藝在完成打印后需要進(jìn)行燒結(jié)后處理，在此過(guò)程中易導(dǎo)致鋁合金燃燒，這是粘結(jié)劑噴射3D打印進(jìn)行鋁合金加工的一大挑戰(zhàn)。

鋁合金
© 3D科學(xué)谷白皮書(shū)

根據(jù)3D科學(xué)谷，理光于2021年11月推出了粘結(jié)劑噴射金屬3D打印設(shè)備，理光在金屬粘結(jié)劑噴射金屬3D打印領(lǐng)域并非先行者，但該公司在噴墨打印頭市場(chǎng)的世界領(lǐng)先專業(yè)知識(shí)可能是一項(xiàng)強(qiáng)大的資產(chǎn)，就像惠普一樣，這家日本公司對(duì)其增材制造開(kāi)發(fā)進(jìn)行相對(duì)嚴(yán)格的保密，其中大部分是在其位于英國(guó)的客戶體驗(yàn)中心進(jìn)行的。

理光聲稱其3D打印技術(shù)可以批量生產(chǎn)鋁合金部件，而鋁合金因?qū)�熱性好且重量輕而被廣泛使用，更是制造散熱器的重要材料。理光的金屬3D打印技術(shù)可以生產(chǎn)形狀更復(fù)雜的金屬部件，如復(fù)雜的狹窄管道。使用鑄造和切割等傳統(tǒng)金屬加工方法無(wú)法生產(chǎn)此類零件，而使用基于激光的3D打印則成本很高。

 規(guī)模化、自動(dòng)化

      通過(guò)與西門子合作開(kāi)發(fā)粘結(jié)劑噴射金屬3D打印生產(chǎn)流程的整體解決方案，以使用粘結(jié)劑噴射金屬3D打印技術(shù)批量制造鋁制零件，理光正在掀起電動(dòng)汽車供應(yīng)鏈中部署3D打印的一角，尤其是在更好的滿足電動(dòng)汽車制造過(guò)程的低碳排放方面。電動(dòng)汽車制造過(guò)程的目標(biāo)是最大程度地脫碳、擴(kuò)大規(guī)模并整合自動(dòng)化——同時(shí)以數(shù)字方式跟蹤供應(yīng)鏈中每個(gè)步驟的流程。

     理光之所以選擇鋁，是因?yàn)樗�是最具挑�?zhàn)性的燒結(jié)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(jié)劑噴射金屬3D打印應(yīng)用的理想材料。不過(guò)鋁合金的連續(xù)燒結(jié)過(guò)程異常具有挑戰(zhàn)性，不僅僅需要實(shí)現(xiàn)高的密度還需要防止產(chǎn)品的變形。為了防止金屬顆粒在燒結(jié)過(guò)程中熔化成圓形液滴是個(gè)充滿挑戰(zhàn)的過(guò)程，這需要像保持金屬的體素一樣僅僅去除粘合劑并防止氧化。

      事實(shí)上，鋁材料是 Desktop Metal 和 ExOne 戰(zhàn)略中的關(guān)鍵材料之一。ExOne 在 2021年3 月份宣布已開(kāi)始成功地開(kāi)始使用粘結(jié)劑噴射打印和燒結(jié) 6061 鋁，通過(guò)粘結(jié)劑噴射打印和連續(xù)燒結(jié)的結(jié)合，可以制造 99% 的高密度的鋁合金零件，突破傳統(tǒng)的材料特性和實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的幾何控制，這是幾十年來(lái)的一個(gè)突破。這其中Abbott的連續(xù)燒結(jié)爐在倡導(dǎo)優(yōu)化 Al 6061 粘合劑噴射技術(shù)，并使其更適合生產(chǎn)的新方法方面發(fā)揮了關(guān)鍵支持作用。
      當(dāng)一種材料相對(duì)便宜，但又難以通過(guò)3D打印加工的時(shí)候，市場(chǎng)上開(kāi)發(fā)這種材料以適用于3D打印加工技術(shù)的當(dāng)前動(dòng)機(jī)就變得不足，因?yàn)橄鄬?duì)于3D打印設(shè)備的價(jià)格來(lái)說(shuō)，材料的價(jià)格對(duì)最終產(chǎn)品的價(jià)格所起到的作用并不明顯。不過(guò)如果有一種方法，使得這種相對(duì)便宜的材料變得容易加工，市場(chǎng)就在醞釀很大的反轉(zhuǎn)機(jī)會(huì)。

反轉(zhuǎn)機(jī)會(huì)在于連續(xù)燒結(jié)工藝與BJT-粘結(jié)劑噴射金屬3D打印技術(shù)的成功結(jié)合，帶來(lái)AL 6061 以重要的方式改變制造業(yè)的局面，尤其是對(duì)汽車、航空航天和其他行業(yè)的改變，實(shí)現(xiàn)更輕量化的鋁零件制造，同時(shí)滿足經(jīng)濟(jì)性和產(chǎn)品質(zhì)量一致性的要求。

      通過(guò)西門子的機(jī)床聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品（Brownfield Connectivity）解決方案，理光已開(kāi)始監(jiān)控、收集和存儲(chǔ)與MBJ粘結(jié)劑噴射3D打印流程每個(gè)步驟的質(zhì)量控制相關(guān)的數(shù)據(jù)，從訂單獲取、生產(chǎn)規(guī)劃和制造到零件交付交易結(jié)束。西門子和理光都對(duì)這一合作以及他們將聯(lián)合開(kāi)發(fā)的電氣化應(yīng)用（尤其是電動(dòng)汽車）解決方案商業(yè)化特別感興趣。

(責(zé)任編輯：admin)

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