粘結(jié)劑3D打印技術(shù)由麻省理工在1993年研發(fā)出來，基于噴墨打印機方案，變?yōu)榘颜辰Y(jié)劑噴射到粉末床上，3D打印的名稱從此誕生。然而，很快這種粘結(jié)塑料粉末的技術(shù)就不流行了，取而代之的是粘結(jié)砂子和金屬。IDTechEx預(yù)測到2025年將會有37000臺粘結(jié)劑3D打印技術(shù)設(shè)備，這意味著粘結(jié)劑3D打印技術(shù)將迎來復(fù)興。如今，Höganäs集團公司通過旗下的Digital Metal推出了金屬增材制造設(shè)備：DM P2500高精度粘結(jié)劑噴射金屬3D打印機。

     幾十年來，Höganäs一直是金屬粉末的制造商，用于更常規(guī)的工藝，如壓機燒結(jié)和熱表面處理，通常用于汽車行業(yè)。今天，Höganäs還提供3D打印領(lǐng)域用于激光熔化和燒結(jié)工藝的金屬材料，并利用其在金屬3D打印領(lǐng)域經(jīng)驗發(fā)展材料專長。但其實，Höganäs于2012年就開始開發(fā)其金屬粘結(jié)劑噴射技術(shù)。

      DM P2500，使用粘結(jié)劑噴射工藝制造零件，粘結(jié)劑為環(huán)氧樹脂，由噴嘴根據(jù)部件的幾何形狀*地噴射粘合劑，層層粘結(jié)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。*后，在燒結(jié)爐中將粘結(jié)劑燒掉以獲得純粹的金屬零件。

      粘結(jié)劑噴射系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)點，可以提供更好的分辨率，更高的生產(chǎn)力，并且可以做更小和更復(fù)雜的細(xì)節(jié)。這使得粘結(jié)劑噴射系統(tǒng)適用于牙科和醫(yī)療設(shè)備、汽車零件、航空航天零部件的制造應(yīng)用。

      在生產(chǎn)中，粘結(jié)劑噴射系統(tǒng)是*和可重復(fù)的，DM P2500能夠以35微米的分辨率制造非常小的*零件。根據(jù)Digital Metal，燒結(jié)過程后一般具有Ra 6.0微米的平均表面粗糙度，對于許多*終用途的部件和特征來說足夠細(xì)。由于表面粗糙度很細(xì)，所以可以將很多零件一次性3D打印完成，而不是將其組裝成多個部件，后處理過程包括噴砂和拋光，這些可以在必要時進一步提高表面光潔度。

      根據(jù)Digital Metal，DM P2500設(shè)備的運動部件精度高達0.001毫米，可以保證連續(xù)生產(chǎn)所需的重復(fù)性。此外，剩余的松散粉末可以循環(huán)使用，不用擔(dān)心退化。Digital Metal迄今已有三種材料包括316L和17-4PH不銹鋼，以及Ti6Al4V鈦合金。Digital Metal正在驗證其他材料，將來會有更多的材料被納入進來，包括銀和金，因為粘接劑非常適合珠寶制造。

      DM P2500的構(gòu)建空間為2,500立方厘米，典型的建造制造速度為100立方厘米/小時。Digital Metal還提供通過其粘結(jié)劑噴射3D打印設(shè)備打印金屬零件的服務(wù)，目前的訂單中*大的有每年大約30,000個零件，較小批次有3,000至3,500個零件的制作需求。其中包括瑞士制表廠Montfort Watches，通過粘結(jié)劑噴射3D打印技術(shù)制作不銹鋼表盤。

      Digital Metal的DM P2500或許將與Exone和Desktop Metal的設(shè)備直接競爭。2017年7月16日，Desktop Metal宣布完成1.15億美元的D輪融資項目，以進一步加速公司成長和推進其端到端金屬增材制造系統(tǒng)。這使得Desktop Metal的融資從2015年10月開始總共達到2.12億美元，從而晉升為投資界的又一獨角獸企業(yè)。

      Desktop Metal的DM生產(chǎn)系統(tǒng)據(jù)稱是用于批量生產(chǎn)高分辨率金屬部件的*快的3D打印系統(tǒng)。與DM Studio系統(tǒng)定位于原型的制造不同，DM生產(chǎn)系統(tǒng)采用專有的單通道噴射（SPJ）技術(shù)，可將金屬零件加工速度提高到現(xiàn)有激光金屬3D打印系統(tǒng)的100倍。 Desktop Metal認(rèn)為DM生產(chǎn)系統(tǒng)將使制造商能夠顯著降低其成本，從而使該技術(shù)成為鑄造的替代技術(shù)。

      Desktop Metal吸引投資人的*主要原因是其宣稱100倍當(dāng)前速度的單通道噴射（SPJ）技術(shù)，而這項技術(shù)與我們所熟知的binder jetting粘結(jié)劑噴射技術(shù)有著一定的相似之處。binder jetting粘結(jié)劑噴射技術(shù)是由麻省理工的Ely Sachs與Mike Cima研發(fā)出來的，這項技術(shù)已經(jīng)被voxeljet、exone等公司商業(yè)化。

      工業(yè)級3D打印機制造商ExOne主要服務(wù)于航空航天、汽車、重型設(shè)備、能源等領(lǐng)域，其應(yīng)用領(lǐng)域主要是小批量、高價值的制造型復(fù)合砂模具。ExOne的設(shè)備也用于金屬打印，并且ExOne提供金屬粉末包括鈷—鉻（Co-Cr）合金，鎳合金(IN Alloy 718)，鐵—鉻—鋁合金，不銹鋼和碳化鎢（WC）材料。2015年還推出了大型的3D打印系統(tǒng)——Exerial。該Exerial系統(tǒng)能夠使客戶通過一種間接打印技術(shù)來進行工業(yè)化的批量生產(chǎn)，超越了該公司目前可用于快速原型和小批量生產(chǎn)的其它系統(tǒng)。

      談到粘結(jié)劑噴射3D打印技術(shù)本身，德國的voxeljet的3D打印機主要采用化學(xué)粘結(jié)劑與各種材料粉末相混合的方法來打印零部件。只是目前還沒涉及到打印金屬零件，而是更多的應(yīng)用在打印砂子、PMMA和陶瓷等材料。而頗為有趣的是2017年9月voxeljet宣布推出HSS-高速燒結(jié)設(shè)備，這一設(shè)備目前可用于尼龍12或TPU材料的高速制造，可以說是與惠普的MJF設(shè)備正面競爭的一項技術(shù)。正在voxeljet邁腳惠普的塑料打印領(lǐng)域之時，惠普又宣布將推出金屬產(chǎn)品的3D打印設(shè)備。

      3D打印領(lǐng)域出現(xiàn)了以提高生產(chǎn)速度為主旋律的一股新的競爭趨勢，要么是生產(chǎn)粉末的進入到了設(shè)備生產(chǎn)領(lǐng)域，要么是用來制作模具的3D打印設(shè)備廠商進入到了直接3D打印塑料制品的生產(chǎn)領(lǐng)域，再或者是針對塑料3D打印的設(shè)備廠商跨入金屬3D打印領(lǐng)域。

      包括以色列的Xjet的納米金屬射流技術(shù)，這些快速的金屬生產(chǎn)方案都因為在制造過程中涉及到化學(xué)材料的添加而成為一種間接的金屬生產(chǎn)方式，從而需要燒結(jié)的步驟。這與我們所熟知的選擇性激光熔化加工方式頗為不同，其滿足的市場需求也存在著一定的差異化。

      而無論是采取了哪一種市場戰(zhàn)略，*終是否能贏得競爭的話語權(quán)還是在應(yīng)用端。隨著越來越多的廠商進入到間接生產(chǎn)金屬領(lǐng)域，下一步對于間接金屬打印應(yīng)用的探索將呈現(xiàn)出快速發(fā)展的趨勢。

相關(guān)新聞

·應(yīng)用領(lǐng)域：“3D打印”產(chǎn)業(yè)的世界格局與中國發(fā)展方向

·出臺3D打印三年行動計劃 江蘇瞄準(zhǔn)產(chǎn)值超20億元

·3D打印技術(shù)這35年：從做個模型到制造業(yè)的未來

·金屬3D打印件結(jié)構(gòu)缺陷*新研究報告

·金屬3D打印市場到2028年將達1200億美元

·“新型材料及3D打印成型工程技術(shù)研發(fā)中心”獲批山東省高等學(xué)校工程技術(shù)研發(fā)中心

·汽車行業(yè)有望普及金屬3D打印技術(shù)

·國內(nèi)多家上市公司和材料企業(yè)正加快在3D打印材料領(lǐng)域的擴展步伐