作为粘结剂喷射3D打印技术的领导者，ExOne拥有砂型和金属两种成型系统。其最大的砂型打印机成型尺寸达1800 x 1000 x 700 mm，广泛应用于铸造领域。近期，该公司推出了最新的金属3D打印机X1 160PRO，其凭借800 x 500 x 400 mm的成型尺寸成为迄今为止最大的金属粘结剂喷射3D打印机，从而为实现高产量生产带来更强劲动力。本期，3D打印技术参考对该系统进行分析，并对该工艺当前的市场概况进行评论。 ▌基于市场需求的迄今最大成型尺寸的金属打印机 从打印尺寸和批量化制造的角度分析，激光粉末床熔融工艺当前尚无法与粘结剂喷射技术同日而语。而仅从当前现有的金属粘结剂喷射成型技术来讲，Desktop Metal公司的Production系列最大的成型尺寸为750 x 330 x 250 mm，惠普公司为430 x 320 x 200mm，其他品牌如GE的H2等同类型设备的成型尺寸均较小，从而使ExOne继续领衔最大成型尺寸打印机制造商。 ExOne打印的大尺寸金属汽车部件 X1 160PRO总制造量为160升，可以生产大型零件，包括用于汽车、航空航天和国防工业的精密铸造零件。高达10000cm3/小时（取决于材料）的打印速度，为大批量生产带来了可能。多年来，ExOne推出的一系列金属粘结剂喷射系统已经广泛用于航空航天、汽车和国防领域的客户，从而得到了广泛的市场反馈，新推出的大尺寸打印机，也应当是基于市场需求。 ▌关键技术：均一稳定的铺送粉及材料压实工艺，集成工业4.0先进技术 ExOne大尺寸打印机背后的主要推动力之一是其新型的铺送粉系统，它可以分配、铺送和压实粉末，确保粉末均匀分布，这是制备性能一致和可重复高质量零件的关键要素。 据ExOne首席执行官介绍，采用粘结剂喷射技术成型的零件很大程度上与系统铺送粉的质量有关，粉层必须具备一定的压实度，才能减小烧结过程的收缩。而新系统则具有极高的稳定性，使用户可以获得较高的性能可预测性。 ExOne上一代金属打印机M-Flex打印过程 X1 160PRO不仅是一台大型、快速的打印机，同时它也最大程度实现了智能化。该打印机集成了许多工业4.0技术，具有4.0云连接和流程链接功能，这两者均基于西门子MindSphere（基于云的开放式操作系统）开发。智能化使客户能够同时管理多台机器生产，实现质量、进度和无缝的数字制造线程。 ▌开放式的材料系统，可打印金属、陶瓷和复合材料 新型X1 160PRO 3D打印机集成了开放式的材料系统，可以与各种金属和陶瓷粉末一起使用。目前，有六种金属粉末已通过认证，包括316L、304L、17-4PH不锈钢等，另可以打印一些陶瓷和复合材料，ExOne还在不断努力开拓更多的材料种类。实际上，就目前的情况来说，其他品牌的同类型技术，所能打印的金属材料种类远不及此。 ExOne打印的金属零件 此外，用户也可以自行开发适用的材料以及工艺，但需要确保粘结剂能够匹配，确保能够实现稳定生产。ExOne也正在和粉末制造商以及用户一起合作，共同开发成型工艺，如镍基高温合金以及轻质铝合金材料的打印工艺。 拓展阅读 ExOne于1998年即推出了首个商用金属粘结剂喷射系统RTS-300，但由于几年前对粘结剂喷射技术以及金属打印批量化制造提及不多，以及该公司在国内的推广不足，Exone的产品鲜为业内熟知。 近年来，粘结剂喷射技术由于在批量化制造过程中的诸多优势而被广泛重视，被认为是推动工业增材制造的关键技术之一。当前，比较有名的同技术类型设备商还包括GE、Desktop Metal以及惠普，Stratasys也正在加紧相似技术的研发。国内也有公司从事该技术的研发，但从目前的情形看，尚未形成规模。 据IDTechEx预测，到2025年全球将会有37000台粘结剂3D打印设备，这意味着粘结剂3D打印技术将迎来爆发式增长，也表明3D打印技术将开启批量化制造的时代。 注：本期上传内容为ExOne公司三项关于打印机设计的专利，包含打印机整体设计、铺送粉机构设计以及均匀化铺粉的技术等。欢迎转发联系笔者：2396747576;工程师技术交流和资料下载QQ群：867355738延伸阅读： 金属3D打印批量化制造品牌总览 HP Metal Jet和SLM谁更快，更具性价比 金属打印批量化竞争：SLM无支撑系统PK HP与DM 金属粘结剂喷射技术：批量生产须考虑整个工艺链

今年五月，惠普发布新型工业级3D打印机HP Jet Fusion 5200系列，同时推出了由巴斯夫开发认证的新型热塑性聚氨酯—Ultrasint TM TPU01。新型TPU的推出为惠普现有的材料体系PA12、PA11、玻璃微珠填充PA12提供了补充，不仅拓宽了材料使用范围，更增加了应用方向。 ▌新型TPU的性能特点与应用 巴斯夫新型TPU专为惠普多射流熔融3D打印工艺而设计，是制造柔性和弹性部件的理想选择。该公司旗下的3D打印子公司B3DPS是惠普MJF系统的认证材料合作伙伴，通过优化粉末打印参数，增强了系统处理能力并加快了打印机的处理速度。 此前，TPU的3D打印成型方式包括熔融挤出和激光烧结，而惠普多射流熔融技术的成型材料主要为尼龙，该工艺能否打印TPU，打印的性能如何需要得到验证。作为惠普Jet Fusion 5200 3D打印机及Ultrasint TPU 材料的早期测试单位，Materialise一直致力于开发该材料的创新解决方案，并对其性能数据进行了测试。（Materialise测试的MJF工艺制造的TPU性能数据PDF文档已上传QQ群。） 据称，MJF用TPU粉末是一种具有柔韧性能的全功能材料，特别适用于生产耐磨和弹性部件，其灵活性与其形状恢复及减震特性相结合，适用于原型设计和制造应用，如夹具、密封件、鞋类和其他可穿戴设备。 3D打印的TPU减震鞋垫 此外，TPU为3D打印部件提供了复杂的细节和光滑的表面质量，同时还提供了出色的零件精度和强大的性能。 3D打印的TPU Kupol头盔 3D打印的TPU Kupol头盔内部 据巴斯夫称，Ultrasint TPU 01特别适用于生产晶格结构，具有“无限设计可能性”的潜力。它可以很好的用于汽车原型，如座椅部件，晶格结构改善了传统泡沫的舒适性和柔韧性。针对TPU晶格结构，惠普推出了带有集成蓝牙扬声器的弹性头枕、减震鞋垫、头盔等应用。 内置TPU晶格结构的部件 TPU晶格结构汽车头枕，内置蓝牙音箱 新型的TPU材料还可以用于挠性部件，如空气管道、复杂管道、柔性轮、骨科模型，以及其他功能和设计原型等。TPU本身为白色粉末，由于定影剂的作用显示为灰色，其表面质量非常光滑。 ▌EOS推出基于激光烧结工艺的巴斯夫TPU 1301 上月24日，EOS也推出了一款全新的柔性高分子材料TPU 1301，该材料同样是由巴斯夫3D打印解决方案公司B3DPS提供。EOS高分子系统与材料业务高级副总裁表示，TPU 1301具有极佳的回弹性、良好的耐水解性以及高紫外线稳定性，可广泛用于对弹性及易加工属性有要求的应用领域，该材料的推出是3D打印迈向批量生产的一大步。为了达到不同应用所需的弹性和相应的阻尼水平，这些属性可以通过结构设计和所使用的构建工艺参数来进行调整。 EOS 打印的TPU 1301拖鞋 目前尚无法查询到基于激光烧结工艺的该TPU材料的性能数据，但笔者查阅了国内某知名SLS工艺制造商的材料数据，其TPU材料的拉伸强度达到18-20Mpa，这一数据远高于materialise测量的基于惠普MJF工艺的新型TPU的强度（8-8.5Mpa）。两种工艺打印的TPU材料的详细性能数据已上传QQ群。 惠普MJF工艺打印的TPU鞋底 此外，笔者了解到，某3D打印鞋底制造商在查看了惠普MJF工艺制造的中底之后，给出的评价也并不乐观，与其基于SLS工艺的性能有差距。不过，我们更愿意相信，materialise提供的这些数据以及上述制造商看到的产品，都是基于惠普最初的工艺，也许新产品，会有很大改进。 本次上传内容共7个文件，包括： 1.巴斯夫3D打印材料性能数据，包含PA6、PP、PA11、TPU等。 2.巴斯夫3D打印解决方案 3.惠普3D打印材料系列、性能数据及应用 4.惠普MJF与SLS打印TPU材料性能数据表 欢迎转发 延伸阅读： 从先进制造的角度谈3D打印鞋垫的成本问题 3D打印特种材料汇编 先进材料正在塑造聚合物增材制造的未来 EOS与惠普的批量化制造技术之争：LaserProFusion与MJF 长按复制 联系笔者：2396747576 工程师技术交流和资料下载QQ群：867355738

近期3D打印相关的展会实在颇多，西安展后天开始，深圳展下个月在即，上海展10月底接踵而来。。。这样频繁的展会关注的焦点各有不同，相对来说TCT系列关注的会更加丰富，从软件、工艺到应用，从塑料、陶瓷到金属，从教育、消费品到航空航天，相对来说对于用户来讲更接地气一些。毕竟西安展一大堆的高端论坛看得人有些眼花缭乱，笔者也只能心向往之。本期3D打印技术参考带来深圳展会的部分看点，并思考其背后的技术问题。 3D打印前处理软件 任何的3D打印工艺都离不开模型的前处理，这个过程包含了数据导入、文件修复、支撑生成以及切片等操作，看似简单，但目前能够高效实现这一功能的软件却并不多。 VoxelDance前处理软件 目前最为常用的3D打印模型处理软件有magics和netfabb。magics的功能非常强大，新型的智能化金属、树脂支撑添加功能既方便去除又能节省材料；改进的烧结模块零件摆放进一步提高了生产效率，这些新功能无一不是为了推进应用进一步发展；Netfabb是近几年才被用户关注和使用的新软件，最新版本可生成类似magics e-stage的大网格结构支撑，同样具备了智能化的分布特点。然而笔者对后者并不是太熟悉，因此不能提供更多信息。 Netfabb新型网格支撑 今年上半年有一款称为VoxelDance的新软件上市，除去其他必备的功能外，其主打的特点是CAD数据直接导入、智能化的支撑添加方案以及2d/3d摆放模式，可用于DLP、SLS、SLA 以及SLM等多种技术。目前有试用版本，不妨尝试。 VoxelDance具备大网格化的智能支撑添加功能 相对来说，支撑智能化似乎正在成为金属打印的一大发展特点。在magics只有单独的付费插件e-stage才能使用这一功能的情况下，netfabb和VoxelDance会不会提供新的可能？在本期展会，我们将看到相关的产品。 3D打印鞋品的国产化进一步发展 随着3D打印技术的不断成熟和材料技术的快速发展，3D打印技术在消费品领域的发展很快。许多国际品牌如：耐克、阿迪达斯、New Balance、Under Armour都已引入3D打印技术批量生产鞋中底。在众多国产运动品牌中匹克、李宁以及安踏分别已经在12、13以及18年开始从事3D打印技术的研究。多年过去，进展如何呢？ 国产体育大牌李宁虽然在从事相关的研发但至今还没见到产品上市，小米凌空也已经不再被提及。目前国内3D打印鞋品最为知名的非匹克莫属，随着它的火爆，实际上也将它的工艺提供商易加三维推到了前台，并因此吸粉无数。 匹克3D打印运动鞋 匹克3D打印运动鞋采用的是激光烧结TPU或者尼龙的工艺，这一点和New Balance和Under Armour相一致。国内的其他3D打印制鞋工艺主要是类似国外CLIP工艺的树脂成型，如北京清锋时代推出的高弹性树脂以及同样连续不间断的打印工艺。关于清锋时代的消息其实一直不断，从投融资到新材料，外界看来亦是神秘，然而不知鞋品何时上市。 清锋时代自己生产的运动鞋样本 在很多人等待清锋时代的产品时，本月9日，Revo 塑成科技宣布推出新一代 3D 打印消费级运动鞋，并在当天进行了发售。据笔者了解，该公司同样也在开发快速连续制造的树脂打印机，其目的便在于快速实现批量制造。 塑成科技开发的3D打印运动鞋 众所周知，作为制鞋产业的大国，中国制鞋企业大部分分布在以浙江为首的华东区以及广东、福建、四川省为主的华南区，而华东区域以浙江温州带为主的制鞋企业均以皮鞋为主，据不完全统计，中国80%的运动鞋生产基地主要分布于华南区。深圳展会，兴许能为3D打印运动鞋的进一步发展起到推波助澜的作用。 低成本间接3D打印技术，更应该关注后烧结设备的成本及可用性金属FDM技术凭借简单易操作、成本低廉的优势在极小批量零件制造方面可获得应用，尤其适合于企业研发和办公室环境；基于粘结剂喷射的金属间接成型技术是实现金属3D打印批量化、低成本制造的有效手段，与金属SLM相比也提供了极大的后处理便利性，尤其受到来自汽车用户的青睐。 从去年开始，基于FDM或者3DP的间接3D打印工艺开始出现在我们的视野中，当我们感慨国内没有Desktop Metal的相关技术时，国内在今年开始涌现出如升华三维这样的以FDM为主要形式的间接3D打印工艺提供商；而在今年8月份，易制科技将其基于3DP的金属打印工艺实现了全开源，这可能会带来国内一些研究的热潮。 大众采用粘结剂喷射技术制造的排档杆 实际上无论对于基于烧结的FDM还是3DP，大家关注的焦点可能更多还是在于其打印过程的实现，然而对于一件产品的制造，这远远不够。 桌面金属打印能够轻松去除支撑 基于烧结的金属或者陶瓷打印工艺，更为关键的在于后续的脱脂和烧结过程，单纯打印机的成本很低，但是全套设备的价格会比较高昂，而且能够提供这些服务的机构可能也并不多。 粘结剂喷射技术整个工艺链涉及的问题 然而这还只是一方面，间接3D打印技术对对材料、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、零件设计等等有着重要的依赖关系，技术含量并不比SLM低到哪里去，而且用户还要面临专业的粉末冶金知识的缺乏，这对于采用这项工艺的用来说也是一项不小的挑战。 END 以上所述仅仅是本次展会展商的冰山一角，对于专业观众来说，我们应该更多的去关注产品背后的技术问题。届时每家展商都会有工程师在场，这同时也是一次技术交流的好机会。 欢迎转发 延伸阅读： 五大鞋类领导品牌使用3D打印引领鞋业制造的未来 Materialise e-stage有多逆天 基于粘结剂喷射和SLM的金属3D打印性能对比分析 兵器：3D打印助力巡航导弹等高超声速武器制造 长按复制 联系笔者：2396747576 工程师技术交流和资料下载QQ群：867355738

金属间接3D打印工艺种类及原理 间接3D打印与激光打印成本结构对比 间接3D打印与激光打印零件性能对比 HP 金属打印与SLM谁更快，更具性价比 粘结剂喷射金属打印：在进行批量生产时须考虑整个工艺链 批量化制造竞争:SLM无支撑系统与粘结剂喷射技术对比 微评 金属FDM技术凭借简单易操作、成本低廉的优势在极小批量零件制造方面可获得应用，尤其适合于企业研发和办公室环境；基于粘结剂喷射的金属间接成型技术是实现金属3D打印批量化、低成本制造的有效手段，与金属SLM相比也提供了极大的后处理便利性，尤其受到来自汽车用户的青睐。然而这两种技术需要特别注意的是其后烧结阶段，它既需要专业的脱脂、烧结设备，也需要专业知识。 无支撑、智能化的SLM系统离不开与人工智能的结合，会是未来的重要发展方向。然而它的实现需要极大的工艺数据库与数据辨识和处理能力，目前已在国际上掀起了研究热潮，但实现商业化的仅有一家。未来或可成为终端用户关注的焦点。 欢迎转发 延伸阅读： Desktop Metal桌面机材料供给原理及工作过程 Desktop Metal金属机---DM production Markforged Metal X金属桌面3D打印机的应用特点 技术竞争：喷射技术比你想象的更加重要 长按复制 联系笔者：2396747576 工程师技术交流和资料下载QQ群：867355738 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：间接金属3D打印技术专业知识集锦