金屬注射成形（MIM）本質(zhì)上是一種大批量制造工藝，它采用模具、金屬粉末和粘結(jié)劑實(shí)現(xiàn)成形，再結(jié)合脫脂和燒結(jié)實(shí)現(xiàn)金屬零件*終制造。由于模具價(jià)格昂貴，MIM技術(shù)在進(jìn)行大批量生產(chǎn)時(shí)具有成本優(yōu)勢(shì)。

3D打印一直被認(rèn)為適合于小批量制造，它省去了傳統(tǒng)工藝的模具費(fèi)用，可實(shí)現(xiàn)零件無模直接制造。當(dāng)零件制造數(shù)量處于某一個(gè)區(qū)間時(shí)，開發(fā)模具的費(fèi)用會(huì)造成零件的單件成本較高，這時(shí)3D打印相比傳統(tǒng)工藝便具有成本和效率優(yōu)勢(shì)。因此，不能一直將3D打印理解為一種昂貴的制造工藝，在特定的使用場(chǎng)景下，它的優(yōu)勢(shì)是顯而易見的。

MIM的制造經(jīng)驗(yàn)?zāi)艹浞职l(fā)揮，采納3D打印沒有鴻溝

Smith Metal Products是美國(guó)先進(jìn)的金屬注射成形制造商，擁有13臺(tái)MIM成型機(jī)，服務(wù)客戶覆蓋國(guó)防、醫(yī)療、計(jì)算機(jī)、航空航天、汽車、電器和娛樂等多領(lǐng)域。但面對(duì)不同量級(jí)的零件需求數(shù)量，該公司在對(duì)3D打印技術(shù)觀察多年并持保守態(tài)度之后，終于做出了改變——將粘結(jié)劑噴射金屬3D打印技術(shù)納入生產(chǎn)體系，彌補(bǔ)大批量與中小批量生產(chǎn)之間的鴻溝。

對(duì)于金屬注射成形制造商來說，這兩種工藝無疑可以互為補(bǔ)充。它們有幾乎相同的脫脂燒結(jié)步驟，制造商可以將其成熟的防止變形開裂、控制精度和性能的經(jīng)驗(yàn)移植到粘結(jié)劑噴射3D打印工藝流程中，用于注射成形的燒結(jié)爐也完全可以用于3D打印工件，從而避免了額外且昂貴的裝備投入；另一方面，兩種工藝所使用的原材料是一致的，3D打印工藝又再次受益于MIM大批量采購(gòu)金屬粉末帶來的低材料定價(jià)。

3D打印能彌補(bǔ)傳統(tǒng)MIM技術(shù)的制造短板

Smith Metal Products指出，與生產(chǎn)用于金屬注射成形的昂貴測(cè)試模具或CNC加工昂貴的原型零件相比，3D打印更快、更通用。原型的交貨時(shí)間大大縮短，制造商可以在*終的MIM模具建立之前快速進(jìn)行調(diào)整。3D打印零件使用戶對(duì)自己的設(shè)計(jì)和*終應(yīng)用所呈現(xiàn)的效果充滿信心。

雖然該公司目前僅采用該工藝來制造原型，用于為支持客戶在MIM模制零件之前的研發(fā)工作，但這種新功能對(duì)于縮短開發(fā)項(xiàng)目的上市時(shí)間非常顯著。除了不需要耗時(shí)且昂貴的模具制造來評(píng)估MIM零件外，新工藝還可以顯著縮短從研發(fā)到批量生產(chǎn)的交貨時(shí)間。而隨著對(duì)這項(xiàng)技術(shù)認(rèn)識(shí)更為深入，粘結(jié)劑噴射金屬3D打印將能夠在制造中小批量產(chǎn)品時(shí)相比MIM更具成本優(yōu)勢(shì)。

這種新原型功能的可用零件材料包括Smith Metals標(biāo)準(zhǔn)MIM產(chǎn)品中可用的所有材料，包括低合金鋼、不銹鋼、大多數(shù)黑色金屬和鈦。

將3D打印工藝無縫嵌入現(xiàn)有工藝流程

國(guó)內(nèi)*的金屬注射成形制造商精研科技指出，隨著互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)的快速普及和提高、電子產(chǎn)品市場(chǎng)蓬勃發(fā)展以及MIM制造技術(shù)的逐步成熟，MIM產(chǎn)品得以在電子產(chǎn)品領(lǐng)域迅速推廣并廣泛應(yīng)用；人均醫(yī)療支出水平的提高，以及新型醫(yī)療器械的發(fā)展同樣帶動(dòng)了MIM技術(shù)的推廣；此外，汽車、機(jī)械、五金等傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域零部件也逐漸推廣使用MIM技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新開發(fā)。目前，電子、汽車、機(jī)械五金、醫(yī)療器械等行業(yè)是全球MIM應(yīng)用份額*大的四個(gè)領(lǐng)域。

由于Smith MetalProducts公司同時(shí)擁有MIM和3D打印技術(shù)，因此其潛在增長(zhǎng)的一個(gè)重要市場(chǎng)是醫(yī)療設(shè)備。具體來說，該領(lǐng)域有通過3D打印進(jìn)行新醫(yī)療器械研發(fā)所需的小批量（如數(shù)百個(gè)）零件生產(chǎn)的應(yīng)用場(chǎng)景，尤其是在獲得監(jiān)管批準(zhǔn)前需要大量測(cè)試。

Binder Jetting打印的零件，有的非常適合MIM成形，有的則無法制造，在創(chuàng)建MIM模具之前，3D打印非常適合進(jìn)行設(shè)計(jì)更改

此外，在一些應(yīng)用市場(chǎng)，可能只能采用3D打印進(jìn)行生產(chǎn)，如零件過于復(fù)雜、生產(chǎn)量級(jí)小等，MIM技術(shù)在這種情況下可能不如粘結(jié)劑噴射3D打印工藝有優(yōu)勢(shì)。自從該公司宣布3D打印成為其服務(wù)的一部分以來，一直有客戶向其詢問此類業(yè)務(wù)。

通過3D打印滿足這些生產(chǎn)機(jī)會(huì)需要進(jìn)一步的步驟。Smith MetalProducts負(fù)責(zé)人表示，“我們需要圍繞這一能力建立一個(gè)質(zhì)量體系，同時(shí)簡(jiǎn)化和優(yōu)化現(xiàn)有工藝流程而不至于帶來擾亂，將其無縫嵌合入現(xiàn)在的工藝流程�！辈捎谜辰Y(jié)劑噴射金屬3D打印進(jìn)行中小批量生產(chǎn)，意味著需要投入更多的設(shè)備。該公司表示，這項(xiàng)投資很可能會(huì)到來。

粘結(jié)劑噴射金屬3D打印工藝市場(chǎng)現(xiàn)狀

在國(guó)外方面，通過僅一兩年的市場(chǎng)整合，留下惠普、GE Additive、Desktop Metal以及Markforged四家較為知名的廠商。此前該技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者Exone、Meta Additive以及Digital Metal均已納入上述企業(yè)名下。

國(guó)內(nèi)方面，從事粘結(jié)劑噴射金屬3D打印工藝開發(fā)的企業(yè)仍然較少，從已公開的信息可以查詢到武漢易制、廣東峰華卓立、北京三帝科技、寧夏共享等公司正在研發(fā)該工藝并推出了相關(guān)設(shè)備；高校方面，3D打印技術(shù)參考查詢到了華南理工大學(xué)楊永強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)、華中科技大學(xué)史玉升教授團(tuán)隊(duì)、北京科技大學(xué)曲選輝教授團(tuán)隊(duì)均有從事該工藝研究的論文和專利。

觀察該工藝的被關(guān)注形勢(shì)、專利申請(qǐng)情況以及展會(huì)服務(wù)商提供的信息，3D打印技術(shù)參考得出結(jié)論，國(guó)內(nèi)從事粘結(jié)劑噴射金屬3D打印研發(fā)的隱形團(tuán)隊(duì)還有很多。當(dāng)前國(guó)內(nèi)的金屬注射成形制造商還沒有將該工藝考慮在內(nèi)，但它的優(yōu)勢(shì)是顯而易見的。另一件值得注意的事情是，富士康也已于今年宣布開始研發(fā)基于粘結(jié)劑噴射的金屬3D打印機(jī)。相信隨著粘結(jié)劑噴射金屬3D打印工藝的成熟與穩(wěn)定，其在傳統(tǒng)生產(chǎn)線上的價(jià)值將越來越被重視。

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