近日，日本理光发布了一款采用自有工业喷墨打印技术开发的新型粘结剂喷射金属3D打印机，此举可谓出人意料。这台新机器旨在实现金属零件高速批量生产。重要的是，它将以稳定的方式支持各种材料，包括铝合金最终零件生产。 作为粘结剂喷射3D打印设备的核心部件，喷头是推动输出高质量、高性能零件的关键。当前，全球仅有10家喷墨打印头制造厂商，理光无疑拥有该部件的核心制造技术。 理光的喷墨打印头技术研发始于1985年，已拥有超过30年的喷墨技术研究和创新历程，其核心技术包括喷墨打印头及其控制技术、墨水和图像处理服务器。其推出的GEN5喷头已经非常成熟，对于生产型企业具有最佳的性价比；GEN6喷头在使用当前先进的增强粘合技术，耐用性和寿命相比GEN5喷头提升两倍以上，是目前使用最强粘合技术的产品。另外，理光致力于研发喷头的压电陶瓷核心技术，提升压电陶瓷的加工工艺，从而实现更强有力更精准的墨滴喷射效能。 在喷射类3D打印技术中，理光喷头的占有率非常高，能够喷射大尺寸墨滴的Gen4有非常大的应用前景， Stratasys的Polyjet技术的工业级3D打印机产品全部应用的理光喷头.然而在3D打印对喷头技术需求上，除了喷射大尺寸墨滴之外，现在还有高温环境使用的要求，理光也会针对3D打印推出高温3D打印喷头。 除了优秀的喷头研发技术&墨水技术，喷墨控制技术也十分重要。理光压电式喷墨技术可实现独特的动态可变墨滴技术，为高质量零件的打印提供了更多可能。 目前，已经有越来越多的公司在开发粘结剂喷射金属3D打印机，ExOne和Desktop Metal的设备已经推向市场，GE和HP也宣布将在年底实现商业应用。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.惠普Metal Jet金属粘结剂喷射3D打印机计划明年进入中国市场 2.中文视频：Desktop Metal如何保障粘结剂喷射金属3D打印质量的均一性和可重复性 3.GE增材：四年来，通用旗下多部门支持转向粘结剂喷射金属3D打印技术 4.基于粘结剂喷射和SLM的金属3D打印性能对比分析

粘结剂喷射技术诞生于上世纪90年代，其在制造速度和制造成本上都具有显著优势。该技术领域的独角兽企业Desktop Metal，自2015年成立以来不断凭借独特的技术特点和宣传能力成功造势。尤其是一段Production System™的运行视频，让整个3D打印制造领域印象深刻。 Production System™ 通过一种称之为anti ballistics的技术、打印条冗余和实时光学监测，实现零件质量的均一性和可重复性。结合视频内容及DM管网，3D打印技术参考对这些技术进行简要介绍。 1. 质量一致的粉末 无论粉末床熔融技术还是粘结剂喷射技术，都讲究粉末质量的一致性，它对于铺粉的均匀性以及零件的打印质量都会造成影响。 2. 振动式铺粉 粉末从料斗中洒落在粉床表面，然后由滚轴铺设并对粉床压实。官方指出，获得专利的anti ballistics技术旨在减少粉末床的干扰，大大减少3D打印过程中的可变性，同时增加了打印杆的使用寿命。这种专有的铺送粉过程保证了打印过程中粉末床的一致性并提高了整个粉末床的密度均匀性，从而保障了在单次和多次打印中零件质量的一致性。 恒定的铺粉过程保证打印床的一致性 获得专利的anti ballistics技术 - 旨在减少粉末床干扰 减少3D打印过程中层移和拖尾的方法 3. 打印条冗余 使用反捆扎机制（anti-banding）实现完全打印条冗余，打印条在各打印层之间重新对齐，确保可靠的粘结剂沉积避免打印过程中出现缺陷。这种机制消除了对基于喷嘴的硬冗余的需求，同时提高了可维护性。 打印条在层之间重新对齐 4. 实时打印床检查 顶置摄像头使用多角度成像监控每一层打印过程，包括打印缺陷和喷嘴性能，以此判断何时需要自动清洁打印头，最大限度地减少和防止每个构建过程中的零件缺陷。也有资料指出，这是喷头堵塞实时监测，喷头堵塞会造成产品中的缺陷，而实时的检测可以有效的避免这一缺陷的增加。 实时监控喷头状态避免缺陷产生 END 由于金属粉末并不会像在激光成型中那样容易粘附在零件表面，所以粘结剂喷射成型的金属零件无论上表面还是下表面均具有相同的表面质量，这对于零件的设计约束得到了进一步释放。可以说，粘结剂喷射技术所能成型的零件在复杂程度方面比粉末床熔融工艺可以更具灵活性。 然而，金属粘结剂喷射技术对材料、粘结剂以及打印工艺（包括粘结剂的喷射量、粉末中的压力分布、沉积时间等）、烧结制度、零件设计等等都有着重要的依赖关系。更多内容可参考《金属粘结剂喷射3D打印：在尝试使用该技术时须考虑整个工艺链》一文。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.GE增材：四年来，通用旗下多部门支持转向粘结剂喷射金属3D打印技术 2.金属粘结剂喷射3D打印：在尝试使用该技术时须考虑整个工艺链 3.基于粘结剂喷射和SLM的金属3D打印性能对比分析 4.ExOne、DM同时宣布突破铝合金粘结剂喷射3D打印

近日，HP证实通过其核心的MJF多射流熔融3D打印技术累计生产的零件数量超过1亿件。该技术自推出以来，一直保持强劲的需求。惠普公司个性化和3D打印业务总裁 Didier Deltort表示，“过去 18 个月的经济、政治和医疗现状是该行业的分水岭。世界各地的公司希望更快地将新产品推向市场、提高供应链弹性并采用新的商业模式，3D打印技术的优势正在逐渐显现。” 汽车3D打印推动行业向前发展 汽车制造是众多正在经历数字化转型的领域之一，该行业正快速转向电气化、连通性、供应链本地化和供应商整合化。惠普正与全球数十家汽车制造商、供应商和生产合作伙伴，一同致力于采用MJF技术进行原型设计和最终零部件生产。 惠普MJF技术业务全球负责人表示，“汽车制造商在扩大3D打印技术的使用范围，该技术在制造传统工具、快速迭代功能原型、设计全新的个性化组件以及扩大全功能最终零件的短期生产方面不断发挥重要作用。客户正在利用MJF技术所提供的工业级能力——效率、可重复性、零件质量、成本效益等——来抓住这些不断增长的机会。” HP MJF技术生产的大型汽车零件 惠普与领先汽车制造商合作的亮点包括： 福特汽车：高度个性化的消费者体验市场正在增长，惠普将为2022款福特Maveric卡车和新的福特FITS开放式配件平台展示各种概念验证3D打印配件。惠普和福特还开创了可持续性合作伙伴关系，促进材料重复使用并生产汽车零件。 通用汽车：生产了多种MJF最终零件，包括凯迪拉克V系列的HVAC管道、Corvette C8的冷却管道，以及用于设计迭代、原型设计和服务的其他零件。 日产：制造商SOLIZE和HP以及日产合作，为日产的传统零部件计划按需生产已停产的替换零部件。 Nissan：制造商SOLIZE和HP以及Nissan合作，按需生产Nissan已停产零件。 大众汽车：第一家使用HP Metal Jet金属粘结剂喷射技术生产全功能最终用途结构部件的汽车制造商。采用该技术为 T-Roc Cabriolet 生产的A柱结构件已通过碰撞测试认证，重量比传统部件轻近50%。 大众汽车的 HP Metal Jet 应用路线图 惠普金属3D打印业务全球负责人Ramon Pastor表示，“大众等领先汽车制造商正在利用惠普的3D打印解决方案，将传统制造和规模生产转变为大规模生产，HP Metal Jet技术可以帮助客户解锁创新设计，最终更高效地生产性能更好的零件。” MJF解决方案的最新里程碑和突破性应用 生产合作伙伴：领先的服务机构继续投资HP MJF设备以扩大其生产能力。服务商Forecast 3D利用34台HP MJF打印机，为Syng 的三声道扬声器制造关键组件；Custom Color计划购置30多台HP MJF打印机。Avid、JawsTec和 Weerg也在不断扩展以满足客户需求，数十台HP Jet Fusion 5200 3D打印机将用于生产新产品。 惠普3DaaS服务：该服务能够为客户自动补给惠普3D耗材，简化费用查询和使用情况时的步骤，并提供可靠的远程和现场支持服务。自2019年推出后，通过释放资本灵活性和提高业务敏捷性，帮助客户扩展到大规模生产。该服务在疫情流行期间被证明非常有益，并且越来越多地被客户采用。 MJF技术3D打印工厂 Cobra 高尔夫：Cobra Golf使用HP MJF和Metal Jet技术，是第一家将高性能3D打印高尔夫球杆商业化的运动器材制造商。 现代汽车集团：支持韩国射箭协会，使用HP MJF技术生产了高度个性化的3D打印握把，帮助韩国男子、女子和混合队在7月23日举行的2020年东京奥运会上夺得金牌。 以面成型的3D打印工艺为批量化生产提供了可能 惠普MJF和Metal Jet金属3D打印工艺，归根结底属于以面成型的3D打印技术。从目前来看，此类工艺打印速度快、设备成本低、无需额外支撑，同时允许允许大尺寸、多材料打印，这些因素适应于批量生产的特点。这契合惠普意图借助3D打印技术3D打印颠覆全球价值12万亿美元制造业市场的目标。 据惠普与市场调查机构3dbpmResearch于今年6月发布的报告，自多射流熔融技术（MJF）推出以来，已交付的零件数量超过了6000万个。而短短三个多月过去，这一数量已经突破了1亿。 对于金属3D打印技术，3D打印技术参考认为激光粉末床熔融工艺当前尚无法与粘结剂喷射技术相比，即便前者工艺所配备的激光数量在增多、尺寸也在增大，但工艺本身的限制因素导致了其在成本和速度方面仍然不敌后者。今年6月，惠普宣布其Metal Jet数字制造方案已面向全球部分地区客户交付，预计于2022年初进入中国市场；全新的Metal Jet技术能够以高于其他3D打印技术数十倍的工作效率及明显低于其他粘结剂喷射成型系统的成本，生产功能性终端机械零件。 基于以上因素，粘结剂喷射3D打印技术成为投资者在3D打印领域投资的热门技术。IDTechEx预测到2025年将会有37000台粘结剂喷射设备。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.GE增材：四年来，通用旗下多部门支持转向粘结剂喷射金属3D打印技术 2.惠普Metal Jet金属粘结剂喷射3D打印机计划明年进入中国市场 3.ExOne服务中心已交付超200万件粘结剂喷射金属3D打印零件 4.基于粘结剂喷射和SLM的金属3D打印性能对比分析

自 2017 年 GE 增材宣布开发粘结剂喷射金属 3D 打印技术以来，GE 各业务部门通力合作，共同支持该项目的研究与开发。目前，GE 增材已经可以打印航空、能源、汽车和其他工业领域使用的多种合金，不断开发的新材料和形状解决方案，能够满足客户的各种应用需求。 通用电气的每项业务都拥有数十年的材料科学和化学专业知识，GE 全球研究中心拥有深厚的专业知识，他们的材料团队了解粘结剂喷射的复杂要求，可以根据需要开发新的材料体系和粘结剂。GE 增材的第一种粘结剂用于成型高端镍基合金，并与 GE 能源部门合作开发燃气轮机零件，还与 GE 航空部门合作开发部分组件。GE 的其他业务部门也发挥了关键作用，他们帮助 GE 增材将需求与彼此的制造经验、零件设计和专业知识联系起来并发挥了关键作用。基于此，GE 增材的粘结剂喷射技术已经开始产生价值。材料和工艺被 GE 增材视为关键的差异化因素，并从四个角度进行粘结剂开发： 首先，考虑环境、健康和安全。更安全的粘结剂可以保护使用这些化学品的操作员的健康，并减少对复杂工程控制的需求。这对于工业化和工厂验收很重要，其降低了环境排放风险。 其次，创造具有高效、高强度的粘结剂。高生坯强度是生产大型零件和具有薄壁、尖角和其他精细特征零件的关键。生坯强度对于去粉和零件处理也很重要，这有助于实现自动化生产。 第三，粘结剂需要具有良好的热力学强度（brown strength，准确性须核实），这将最大限度地减少烧结过程中的变形，并实现更好的几何控制。零件不能只是可打印，它们还必须是可烧结的。 第四，粘结剂具有清洁的燃烧特性。超级合金和其他高性能材料具有非常特殊的化学成分，在烧结过程中不能留下可能影响最终零件微观结构和机械性能的杂质以及残留物。 GE增材粘结剂喷射3D打印机基本参数和过程示意图 ‍GE增材粘结剂喷射3D打印机打印过程 可以看出该打印机的成型尺寸较大 近期，GE 增材的研究人员发表了相关研究，分析了RENÉ 108合金采用粘结剂喷射技术成型的性能问题（粘结剂饱和度为100-120%，层厚0.1mm），并得出了两个主要结论： 首先，采用清洁燃烧的粘结剂所打印的零件具有更好的性能，其在最后的烧结过程中没有留下任何反应性残留物。其次，发现零件性能不仅仅取决于粘结剂，机器与材料的相互作用会严重影响零件的疲劳寿命。 GE Power 的提供的涡轮部件第一阶段内护罩：（a）生坯和烧结状态（b）加工后 粘结剂喷射技术制造的内燃机活塞 RENÉ 108具有独特的蠕变强度和抗氧化性，可用于提高燃气轮机的效率。燃气轮机的效率可以通过提高点火温度和减少冷却热段部件所需的空气量来提高。为了有效地冷却零件，需要设计内部通道和复杂结构，以便高效地使用空气来冷却系统。能够承受高温的先进材料和允许制造具有复杂内部冷却功能的组件的工艺尤为重要。RENÉ 108便是首选的热端部件材料，而粘结剂喷射技术能够创建更复杂、更高效且限制更少的部件。 END 从文中视频可以看出，GE增材开发的粘结剂喷射金属3D打印机的成型幅面很大，实际上这一尺寸为390*390*267mm，证明该技术的开发从一开始就面向工业部件制造。GE 增材指出，与其他3D打印工艺相比，粘结剂喷射技术具有许多优势：可以成型超级合金和其他难以焊接的材料，并能制造结构更为复杂的零件；金属粘结剂喷射的速度和无支撑特性还可以节省时间和成本，其打印速度至少比基于激光的技术快 6 倍，并可以在适当的热处理后制造更大的零件。 当前，粘结剂喷射金属3D打印技术的其他知名开发商也主要来自美国，如 ExOne、HP、Desktop Metal 等，他们在该技术领域领导了全球创新，相关产品也将陆续开始上市。未来，这项技术将深刻影响传统制造行业，并将改变金属增材制造行业的市场格局。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.GE公司的新尝试：采用金属3D打印代替铸造，发现成本更加经济 2.ExOne服务中心已交付超200万件粘结剂喷射金属3D打印零件 3.粘结剂喷射3D打印：高DPI并不意味高精度，五个因素是关键 4.金属粘结剂喷射3D打印：在尝试使用该技术时须考虑整个工艺链

近年来，3D打印技术的发展形式越来越多样化，无论具体到哪种成型材料，都有很大的技术革新。在金属3D打印方面，多激光、少支撑或无支撑的PBF技术已经是现实，而以区域性的面熔化为代表的技术是如今最新的技术类型；在液态树脂工艺方面，Carbon连续液面制造技术的龙头地位可能面临一种称之为HARP的高速大面积打印技术挑战，后者在3D打印的尺寸、速度方面取得了更大的进展；而在高分子粉末烧结技术领域，无论是基于喷墨还是光纤激光的高速烧结工艺，都将面临来自基于投影曝光和阵列二极管激光烧结形式的挑战。 从材料到工艺，这些新技术的发展，无疑将3D打印的速度、尺寸和规模提升到了新的层面。本期，3D打印技术参考分别介绍当前基于面曝光/烧结以及熔融的工艺类型及其发展情况。 光敏树脂面曝光3D打印技术 基于投影的DLP 3D打印机最先实现了材料的面成型，从而大大提高了光敏树脂的3D打印速度。在此基础上发展而来的“连续液面制造”（CLIP）技术以及基于面阵曝光的LCD技术，则是光敏树脂面曝光的进一步发展，两者分别从速度和打印尺寸方面发展了该技术。 1. Clip连续液面制造技术 Clip技术由Carbon公司于2013年推出，与DLP打印过程中平台反复上升下降的过程不同，Carbon在打印工作台与光源之间设置了一层透明透气窗，投影仪光源在整形后获得平顶光束，由3D模型分层驱动自下而上透过透气窗投影到工作台下表面。在光源照射的同时透入氧气，同时工作台连续匀速向上抬升，氧阻聚效应使透气窗和固化区域之间形成一层几十微米厚的液态未固化层，使得固化区域与透气窗可以轻松无损伤分离，从而实现连续无间断的打印。这种方式的打印速度比传统DLP还要快10-100倍。 Clip连续曝光3D打印 目前，Carbon公司已经证实了该技术可以被用于制造业，同时已经改变了几个行业的制造方式。 2. LCD面阵曝光3D打印技术 LCD 3D打印工艺是一种基于面阵曝光的技术，相比SLA单点激光逐层打印而言，制造精度略逊一筹，但生产效率会高出10-20倍；就曝光技术来说，跟DLP非常类似，但其成型尺寸几乎没有任何限制。总之，该技术兼具高速、批量化和低成本，因此基于该技术的产品价格往往更加亲民。 LCD技术打印牙模 3. HARP“大面积快速打印”技术 2019年，一项名为“大面积快速打印”（HARP）的技术被开发成功。该技术使液体冷却剂在液态树脂下面循环。冷却剂是一种氟化油，实际上，它既可以在打印前加热打印床，也可以过滤去除散射紫外线提高打印的精细度，同时还能够在打印时吸走热量。这种技术的改进可以使高达两米的零件能够在短短几个小时内迅速打印完成，打印尺寸可以达到约1m×1m×4m。 “高面积快速打印”（HARP）的技术 为了使HARP技术商业化，研究人员已经成立了Azul 3D公司，并声称使用 HARP 系统的打印速度和打印规模都是罕见的，其中打印规模是行业领先者的20 倍，速度是 100 倍，吞吐量是2000 倍。 聚合物粉末床面烧结技术 1. EOS LaserProFusion 技术 2018年11月，EOS宣布推出LaserProFusion技术，它采用近百万个二极管激光器排成阵列激光，瞬间一次性烧结粉末材料，相比过去的单个CO2激光器，新技术的烧结速度快出10倍。EOS将其称为唯一能够取代注塑成型的“革命性的聚合物增材制造技术”，它将使工业3D打印在未来市场更具吸引力。 整个截面同时烧结 LaserProFusion总输出功率可达5千瓦，在进行单层扫描时，只激活与CAD数据相匹配的二极管，整个截面同步烧结，这比依赖单个激光光斑沿整个构建区域移动的方式自然要快很多。该技术是基于2017年EOS推出的P500平台进行改造的，新工艺使P500的工作能力提高了两倍以上。EOS介绍，LaserProFusion技术使聚合物连续制造提高到了新的生产力水平，在5000-10000件的制造量级中相比注塑成型更具成本效益，足以与传统注塑技术同台竞争。 从实质上讲，LaserProFusion仍是基于激光的烧结技术，区别在于多点同时烧结。然而，自该技术公布至今将近三年，一直未有研究进展公布。 2. 聚合物粉末床直接图像红外面烧结技术 2020年11月，有20多年投影仪制造经验的挪威公司Visitech宣布推出一款近红外 (NIR)产品，并将其用于高分子粉末床烧结。通过将近红外射线投射到聚合物粉末床上，可一次实现整层烧结。在这种情况下，DLP技术将不再单单指代光敏树脂面曝光，而是将其拓展到了高分子粉末成型。 聚合物粉末床面烧结原理 通过增加投影仪的数量，可以实现打印尺寸和规模的扩展 这种基于近红外光的面烧结3D打印技术被称之为直接图像红外烧结（DIS）。与传统的基于激光器以及EOS最新的LaserProFusion技术相比，DIS是一种完全不同的烧结技术，同时也区别于基于粘结剂喷射的高速烧结技术。 单激光、多激光、多点烧结及粘结剂喷射高速烧结过程对比 DIS能够像DLP技术一样，实现更高的打印速度，一次曝光能够实现一整层烧结。Visitech还开发了一种可扩展平台可实现多台曝光机构的集成，因此能够扩大打印尺寸，提升生产效率。根据7月最新的消息，Visitech公司基于面烧结技术已经成功实现尼龙粉末3D打印，并有望在尼龙粉末烧结领域开辟出一种高产量和低成本的新方法。 金属粉末基于多点同时熔化的区域打印技术 2013年，LLNL开展了一项战略计划，使用高功率激光二极管阵列、脉冲激光器以及专用激光调制器，实现金属粉末区域瞬间熔化成型，而不是像传统的基于激光的粉末床熔融技术那样依靠一个或几个激光那样逐点扫描。这项研究自2017年获得报道之后再未有进展公布。直到本月，一家被称为Seurat Technologies公司基于该技术实现了4100万美元的融资。 面区域打印技术原理 新的金属3D打印技术的领先之处在于其采用了光寻址光阀（OALV）技术——使用一种特殊的激光调制器精确调整辐射分布的激光能量。该技术并没有增加激光的数量，而是通过控制光束增加同时熔化的面积。Seurat能够将200 万个激光点区域性的输送到15mm的正方形区域，并精准控制每个点的功率和持续时间，实现该区域瞬间熔化成型。 面区域打印的金属样品 通过光束调整后，每个光点的直径只有10微米，远小于传统激光光斑直径的100微米，但多点同时熔化却极大提高了整体成型效率，同时具有更高的分辨率。通过采用混合激光光源以及选取适当地光学放大倍率，打印速度可提高200倍。Seurat还指出，该技术在进粉末熔化时并不会产生任何的飞溅和烟尘，残余应力更低，因此在精度和表面质量方面更加优异。 除金属粉末面熔化技术之外，近期还有一种基于立体光刻的金属3D打印技术诞生。其理由光聚合原理生产高精度零件生坯，原料为金属粉末和光敏聚合物的混合体。通过掩模曝光，可以精确快速地成型整个层面，聚合物粘结剂选择性的在局部交联，将金属粉末粘结在一起，打印完的生坯经历脱脂和烧结后可以形成致密化的零件。该技术相比粘结剂喷射金属3D打印技术具有更高的效率。 END 3D打印技术最新形式的发展壮大基本上都在美国发生，无支撑金属3D打印技术的代表Velo3D、区域面熔化的Seurat Technologies以及喷墨技术的独角兽企业Desktop Metal，莫不是在正式推出产品之前就成功进行多轮融资。实际上，连贾跃亭这样的在中国排的上号的老赖都可以在美国成功融资，被各国政府看重的3D打印技术自然不难。这种新技术的开发方式让多家公司迅速发展起来。 工信部装备工业发展中心李方正博士曾指出，我们一直在努力追赶国外的技术，但当我们接近追赶上或已经追赶上时，发现对方的玩法变了，这不得不让我们有更多的思考。另一方面，3D打印技术发展的速度之快，着实让人侧目。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发主编微信：2396747576; 硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.基于立体光刻的超精密金属3D打印技术 2.粘结剂喷射3D打印：高DPI并不意味高精度，五个因素是关键 3.专题：金属3D打印企业（产品）差异化竞争的六个实例 4.GE增材：具有增强后处理和质量控制的金属3D打印

点击「增材制造技术前沿」快速关注3D打印综合、全面、专业的微信平台 据外媒最新消息，Desktop Metal于近日收购了多材料3D打印技术领袖Aerosint，后者开发了一种能够用于粉末的多材料沉积系统。双方虽同属铺粉技术领域，但工艺类型相差甚大。 DM所从事的的粘结剂喷射技术目前仅能够成型单一金属材料，打印后的生坯经脱脂烧结后形成致密化的零件。Aerosint着力于开发基于激光和粉末床的多材料3D打印工艺，该公司独有的粉末沉积系统能够通过旋转的转鼓，在构建区域内选择性地沉积不同类型的粉末材料，从而达到在特定位置打印特定材料的目的。这种铺送粉技术似乎可以搭配多种成型工艺，如激光烧结、粘结剂喷射以及激光熔融等，从而实现多种聚合物、陶瓷以及金属材料的混合成型。 Aerosint粉末沉积原理 Aerosint打印的双聚合物零件 然而如果将问题细究，基于粘结剂喷射的多金属材料如何实现脱脂和烧结？不同金属材料有着不同的熔点，打印后的生坯如何共同实现致密化是目前的困扰之一。 面临同样困扰的还有以色列Xjet公司，其最早提出了3D打印金瓷结合的概念，主张采用纳米颗粒喷墨技术实现金属和陶瓷的结合，但同样面临脱脂和烧结的问题。多年过去，Xjet公司并未公布关于该技术更多的信息。 烧结完成的金属-陶瓷一体结构 采用基于激光烧结/熔融技术则不然，它可以在每一层直接实现粉末材料的冶金结合。实际上，如今绝大多数成功实现多金属材料成型的工艺大都采用了激光熔融或激光沉积。此前，Aerosint公司已经成功实现了316L不锈钢和CuCrZr（铜铬锆）混合双金属打印。 Aerosint打印的双金属零件 Aerosint打印的双金属零件 当前，3D打印多金属材料在应用方面最知名的案例是多材料火箭发动机喷嘴的制造，这代表了多材料打印在优化散热方面的优势，该技术因此也可以用于随形冷却模具打印。其他的，外硬内柔的耐磨刀具、具有不同介电和导电特性的射频元件等也可以采用多材料3D打印技术制造。 多数成功实现多金属材料成型的工艺大都采用了激光熔融或激光沉积 多材料金属3D打印目前属于较为前沿的研究，像Aerosint这样采用转鼓沉积不同粉末的技术并不多见，但却最为实用。国内有些公司也在进行金属多材料3D打印研究，但采用的铺粉工艺完全是将两种粉末分开方式，仅能打印最为简单的零件。 DM完成对Aerosint收购后，将作为全资子公司运营。而DM将如何运用后者的技术，还要在未来两年后看到具体细节。

来自德国普福尔茨海姆大学的研究团队于2019年创立了一家名为MetShape的公司，其凭借一种基于立体光刻的金属3D打印技术，该公司于近日获得了一笔风险投资。这项技术被称之为LMM工艺，号称能够实现金属3D打印高精度成型。 LMM技术根据光聚合原理生产高精度零件生坯，其原料为金属粉末和光敏聚合物的混合体。通过掩模曝光，可以精确快速地成型整个层面，聚合物粘结剂选择性的在局部交联，将金属粉末粘结在一起。打印完的生坯经历脱脂和烧结后可以形成致密化的零件。 LMM工艺原理 LMM工艺采用蓝光实现光聚合 MetShape指出，这种制造方式特别适合小尺寸金属零件的3D打印。当层厚达到50μm时，可实现约0.1mm的壁厚和最小直径0.1mm的微孔。使用LMM技术，打印过程没有热应力从而不需要支撑结构，这不仅可以打印更为复杂的结构，还可以像粘结剂喷射技术一样实现多层零件一同制造，同时无须SLM技术那样复杂、耗时的后处理过程。 采用LMM工艺可以实现零件多层打印 在《纯铜3D打印新工艺：采用DLP工艺实现99.99%的材料纯度》一文中，3D打印技术参考介绍了美国Holo公司利用高分辨率光学成像仪对纯铜粉和光敏树脂混合而成的浆料进行3D打印的技术，其结合已经非常成熟的金属注射成型（MIM）后端工艺，对打印后的生坯进行脱脂和烧结，最终生产出高性能零件。而MetShape公司无疑将该技术的应用领域进行了拓展。 然而，3D打印技术参考并未找到MetShape公司LMM技术的演示视频，而其合作厂商奥地利Incus则具有相同的技术，且同样称之为LMM工艺，笔者认为，这是同一种工艺。 从打印过程的视频可以看出，材料为树脂和金属粉末的粘稠液体，类似浆料，但打印完成后却可以将材料整体取出，在对其加热后，非零件部分可以轻松与零件分离流出。 光聚合过程 打印完成后处理 ‍ 脱脂烧结完成的零件对比 MetShape脱脂烧结后的零件 Incus脱脂烧结后的零件 MetShape指出，LMM工艺的局部最高分辨率可以达到40μm，机械性能优异，可成型材料范围广泛，甚至包括无法用于焊接的材料。Incus展示的其可成型材料包括铁基合金、铜、钛、贵金属以及硬金属。MetShape公司官网展示了采用LMM工艺和轧制316L不锈钢具有相近的强度；而Incus给出的数据则表明，LMM工艺制造的316L不锈钢密度为7.87g/cm3，强度超过了退火锻造材料，同时拥有优异的表面质量。 采用LMM工艺制造和轧制的316L不锈钢的强度 Incus采用LMM工艺打印的316L不锈钢的强度和表面粗糙度 在设备成型尺寸方面，MetShape基于该技术的最大成型尺寸为 75 x 43 x 100 mm；在下一个开发阶段，其成型尺寸将达到150 x 86 mm。而Incus的相关资料则表明，其打印机的成型尺寸目前为 89.6x56 x 120 mm，投影仪的分辨率为2560x1600 px。 这种基于立体光刻的高精度金属3D打印解决方案可实现从医疗到汽车、航空航天到奢侈珠宝等广泛应用的复杂零件的精确、高质量生产。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.迄今最高：立体光刻3D打印强度超1GPa的氧化铝陶瓷 2.我国实现陶瓷太空立体光刻3D打印 3.粘结剂喷射3D打印：高DPI并不意味高精度，五个因素是关键 4.具备粘结剂喷射技术成型潜力的金属和非金属材料超过40种

粘结剂喷射领域最大的误解之一与一个看似简单的指标有关：dpi，或每英寸点数。顾名思义，dpi 是一种实际测量值，可准确表示打印头每英寸可以产生多少墨滴。更高的 dpi 值等同于更高的最终零件精度和表面分辨率， 这种假设是 3D 打印领域中一个常见的误解——而这种观点错误的程度跟聚合物打印领域的一种错误观点类似：更低的粉末层厚度可产生更高的质量。而这一参数实际并非唯一影响因素。本文内容来自ExOne，由武汉易制科技编译。在本文中，粘结剂喷射领域的世界领先专家、ExOne 技术研究员 Dan Brunermer将详细介绍影响粘结剂喷射技术成型质量的因素。Dan从 2001 年开始从事该技术，他开发了ExOne早期的金属粘结剂喷射系统 R2，该系统至今仍在生产中使用。 影响因素一：粉末 第一个影响因素是粉末，如果没有粉末来保持 dpi 的真实性，那么 dpi 也并没有意义。与在纸上打印不同，粘结剂喷射系统中的打印头是在金属、沙或其他陶瓷粉状材料上进行打印，这些粉末并不都是大小相同的完美球形。 从微观上看，粉末颗粒的形状各不相同，包括圆形或球形、非球形（包括有角和多面颗粒）。更重要的是，粉末颗粒并不都是相同的大小。粉末粒径通常由 D50 表示，如对于D50 为22 μm的粉末，其中一半粉末直径高于这个值，另一半粉末则低于这个值。 更重要的是，当把一袋粉末放进机器时，粉末会自行排列，这种方式就像一堆大小不同的弹珠放在玻璃杯里，小弹珠挤进大弹珠之间的孔隙。确切地说，这是一个混合体。 粘结剂喷射中打印头的目的听起来很简单：用足够的能量将足够的粘结剂喷射在颗粒上，使它们在X、Y和Z方向上完全湿润或饱和，这样它们就能在需要的地方精确地结合相邻的粒子。 在微观层面上，这意味着粘结剂必须撞击粉末颗粒，并基本上用流体单独包围每个颗粒，这样它就会粘在相邻的粒子上。根据粉末种类，打印头可能还需要适配一定范围的粘结剂粘度，有些粉末适合低粘度的粘结剂，有些则适合高粘度粘结剂。 1200dpi打印头是目前工业打印头中使用频率最高的打印头之一，它的每一个液滴相当于 21.17 μm，大约是人类头发横截面的一半。如果使用1200 dpi的打印头将粘结剂打印到 D50 为 30 μm 的金属粉末床上，粘结剂在碰到粉末颗粒时，能否保持 1200 dpi 的公差？ 实际并非如此，这是因为一半的粉末颗粒直径实际上比喷射在它们上面的液滴还要大。在这种情况下，dpi精度再高，也没有用。 影响因素二：粉层厚度 如果继续使用 1200 dpi 的喷头，同时将材料换成更细的金属粉末，如D50 为 9 μm、最大粒径约为14 μm时，理论上所有粉末颗粒的直径均远低于 21.7 μm的粘结剂液滴尺寸。此时，如果将粉末层厚度设置为常规的50μm，1200 dpi 的精度又能否可以保证呢？ 在 X 和 Y 方向，基本可以得到保证（稍后详细介绍）。但在 Z 方向，dpi 无法保持——因为 50 μm的层相当于 508 dpi。要在垂直方向保持 1200 dpi，则需要 21.7 μm或更小的层厚度，这会使需要打印的层数增加一倍。 最终，这也会使工作速度降低50%以上，因为打印头必须跑两次以上才能达到与50微米层相同的高度。 因此，如果采用合理的速度和层厚打印，1200 dpi分辨率的打印头并不会被采用。 影响因素三：粉层压实 进一步的，假设采用合适尺寸的粉末和层厚，来保证 1200 dpi…

2018年，惠普宣布将推出基于粘结剂喷射技术的金属3D打印机，经历多年研发和测试，该产品终于将要上市。近日，惠普宣布Metal Jet数字制造方案已面向全球部分地区客户交付，预计于2022年初进入中国市场；全新的Metal Jet技术能够以高于其他3D打印技术数十倍的工作效率及明显低于其他粘结剂喷射成型系统的成本，生产功能性终端机械零件。 从批量化制造的角度，3D打印技术参考认为激光粉末床熔融工艺当前尚无法与粘结剂喷射技术相比，即便前者工艺所配备的激光数量在增多、尺寸也在增大，但工艺本身的限制因素导致了其在成本和速度方面仍然不敌后者。 自新技术发布以来, 领先的制造企业GKN和Parmatech等已经在其工厂规模部署了该数字制造系统，其创新型垂直行业终端零件用户包括知名品牌大众汽车、威乐、Primo Medical Group、OKAY Industries和Cobra Golf等。相较于其他3D打印技术，HP宣称，Metal Jet可将工作效率提升高达数十倍，并显著降低成本。 同时，惠普表示Metal Jet是一项突破性的粘结剂喷射成型技术，是惠普30多年以来对打印头和先进化学技术不断累积和创新的成果。该技术提供4倍冗余喷嘴和双倍打印杆，并大幅减少粘结剂重量，相较于其他金属3D打印解决方案，其工作效率和可靠性大大提高。HP Metal Jet将首先应用于生产不锈钢零部件，交付各项性能均满足或高于ASTM和MPIF标准的成品。 HP Metal Jet技术助力行业转型 ●Parmatech惠普与金属注射成型公司Parmatech展开合作，为客户批量生产Metal Jet金属零件。已有40多年历史的Parmatech是全球金属注塑成型领域的行业领导者，专注于为医疗和工业行业大批量生产高品质、低成本的金属零件。Parmatech总裁Rob Hall表示：“HP Metal Jet是首个切实可行的工业级生产金属零件的3D技术。我们的客户追求极致的性能、质量和可靠性，而惠普的领先技术和颠覆市场的成就让我们有信心能为客户提供超出预期的产品。我们很高兴能够在我们的工厂部署HP Metal Jet，并开始生产手术剪刀和内镜手术钳等复杂零件。HP Metal Jet突破了传统金属加工技术，能实现全新的应用比如制造出新型几何图形的零件。我们相信，HP Metal Jet技术将发挥其关键作用，助力我们开发创新型的解决方案以帮助客户应对各种各样的挑战。”●威乐HP Metal Jet技术还用于为威乐（全球水泵和水泵系统解决方案领导者）生产更经济、液压效率更高的工业零件。威乐需要生产形状各异、尺寸不一的初始液压部件，例如叶轮、导叶体和泵壳，而HP Metal Jet技术生产的零件不仅可以满足高度定制化的需求，还拥有能够承受强烈的吸力、压力和温度波动的高性能。 ●Cobra Golf® 2020年11月,高尔夫球杆行业创新领导品牌Cobra Golf®宣布推出首款采用惠普3D打印技术生产的创新高尔夫推杆产品KING Supersport-35。这款限量新品由来自Cobra、惠普及Parmatech的工程师历时两年共同打造，采用网格结构的全3D打印金属机身，可优化重量分配，提高刀背型推杆的惯性力矩 (MOI)。这款新品还配备了由SIK Golf参与设计的嵌入杆面，让每一次挥杆动作更为精准和连贯。 COBRA高尔夫推杆产品 KING Supersport-35是高尔夫球杆设计和制造方式的一次全新升级。与传统制造方法及其他3D打印工艺相比，惠普Metal Jet技术在设计、生产速度方面均具有优势。COBRA 和惠普于 2019 年初达成合作，设计团队在仅八个月的时间内打造了35个设计迭代版本，充分展示出惠普 Metal Jet技术的设计自由度，和对加快产品创新速度的促进作用。此次新品是双方合作的初次试水，双方还制定了更为长远的合作计划，持续利用惠普增材制造技术打造性能更强的高尔夫装备。2021年，COBRA计划推出另外两款采用3D打印技术的全新产品。 Cobra Golf 市场营销副总裁 Jose Miraflor 表示：“COBRA 致力于提供高性能的产品，帮助处于不同阶段的高尔夫球手发挥出最佳状态，享受比赛乐趣。为了达成这一目标，我们需要在产品的设计、开发和生产过程中采用高效高质的制造工艺。携手惠普与Parmatech，我们充分利用了Metal Jet技术的优势，以经济高效的方式实现了快速的产品设计和迭代升级。相信这款创新性推杆产品，将引领高尔夫运动装备行业迈入一个新时代。” 惠普公司 Metal Jet技术全球负责人 Uday Yadati 表示：“3D打印技术以其优越的个性化和定制化生产特性，将为消费者带来颠覆性的产品和体验。KING Supersport-35便是惠普Metal Jet 3D打印技术赋能产品设计和生产的强有力证明。惠普3D打印的卓越技术、Cobra对创新的不懈追求以及 Parmatech深厚的技术积累，共同为全球高尔夫爱好者打造了这款创新产品。” 专为批量生产而设计 ●GKN GKN是全球领先的粉末冶金技术生产材料和产品制造商，旗下品牌包括GKN烧结金属、GKN海格纳士和GKN增材制造。 GKN首席执行官Peter Oberpar-leiter表示：“我们正处在一个令人兴奋的新时代转折点，3D打印批量生产的未来不可逆转。有了惠普全新Metal Jet技术，我们将摆脱过去的成本限制，抓住拓展业务的新机遇。我们拥有一脉相承的优良传统、专业的粉末生产技术和知识、卓越的数字化金属零件加工工艺，这有助于我们推动整个增材制造价值流实现工业化。加上HP Metal Jet技术的成本和技术优势，我们将帮助客户把效率和产能提高到前所未有的水平。” ●大众汽车…

2021年6月18日大众官方消息，大众汽车正在汽车生产中推进创新3D打印机的使用。大众致力于在未来几年内使3D打印更加高效，适合生产线使用。利用这项技术，大众汽车将能够更快、更灵活地开发和生产零部件，并使用更少的资源。 大众汽车员工在Wolfsburg高科技3D打印中心检查使用粘合剂生产结构件的质量 大众德国沃尔夫斯堡（Wolfsburg）工厂正在第一次用最新工艺——粘结剂喷射（binder jetting process）——制造部件。传统的3D打印使用激光熔融金属粉末逐层构建一个组件，而粘结剂喷射过程使用粘结剂，然后加热并成形所需的金属部件。使用粘结剂喷射成型组件可以降低成本并提高生产率——例如这些部件的重量仅为钢板的一半。目前大众是唯一在生产过程中使用这种3D打印技术的汽车制造商。 为了实现这一创新性的进步，大众汽车在过去五年中投资了几千万欧元。此外，公司还与西门子建立了软件合作关系，并扩大了与打印机制造商惠普（HP）公司的现有合作。随着第一次全面使用粘结剂喷射金属3D打印，大众计划积累关键经验，例如未来哪些部件可以经济快速生产，或者3D打印制造如何支持大众汽车生产的数字化转型。 惠普提供所需的高科技3D打印机，西门子公司提供增材制造专用软件。西门子和大众共同努力的一个关键过程步骤是优化组件在成型室内的定位，这种技术被称为嵌套（nesting），可使每个打印任务生产两倍的零件。 从夏季开始，以上三家公司计划在沃尔夫斯堡高科技3D打印中心成立联合专家组，并利用3D打印实现复杂汽车零部件制造。 目标是到2025年每年在沃尔夫斯堡通过3D打印生产最多10万个组件。使用粘结剂喷射工艺制造的第一批组件已应用于大众T-Roc敞篷车A柱部件。这些部件的重量比传统的钢板组件轻了近50%，仅此效果就充分体现出改善汽车生产的潜力。大众汽车已经成功地对3D打印金属汽车部件进行了碰撞试验。 截止目前，大批量生产还不够经济有效，然而新技术和合作将使生产线应用在经济上可行。 大众汽车采用3D打印已有25年，沃尔夫斯堡工厂现在有13个单位使用各种打印工艺制造塑料和金属部件。典型的例子是塑料组件的原型，例如中央控制台、车门覆层、仪表板和保险杠。金属打印部件包括进气歧管、散热器、支架和支撑元件。在过去25年中，大众已经打印生产了100多万个部件。 大众与西门子的合作是数字生产平台领域全面战略伙伴关系的一部分。3D打印的例子表明，这种转型蕴藏着许多创新的机会。”