【詳解】3D打印技術和MIM技術分析對比

金屬粉末冶金注射成形（l injection Molding ,簡稱“MIM”）是傳統(tǒng)粉末冶金工藝與現(xiàn)代塑料注射成形技術相結合而形成的一門新型近凈型成形技術,。MIM技術在制備幾何形狀復雜、組織結構均勻,、性能優(yōu)異的近凈形零部件方面具有獨特的優(yōu)勢,。MIM技術在加工體積很小、形狀復雜而對材料要求很高的各中異型部件方面有優(yōu)勢,，也適合于制作高精度微創(chuàng)醫(yī)療器械關鍵部件,。也可以制作不同材料的精密結構件,，如陶瓷、鋁合金,、不銹鋼、鈦及鎳鈦合金等,。

金屬粉末注射成型適合大批量制造,，產品制造成本低；3D打印適合運用于航天,，醫(yī)療等個性化定制小批量制造需求,，但如果把3D打印技術和金屬粉末注射成型工藝結合起來，會有更好的經(jīng)濟效益,。

MIM釋義及前景
先解釋一下MIM,，即“金屬粉末注射成型”，是第五代金屬成型技術,，在手機,、汽車 和醫(yī)療等領域迅猛的發(fā)展。所謂MIM,，簡單理解,，就是把金屬零件設計的像塑膠注射零件一樣；利用塑膠注射快速復制的優(yōu)點,，將金屬零件注射成形,，然后經(jīng)過熱制程作成金屬實體零件。再形象的講就是,，金屬粉末在塑料 的幫助下注塑成型,，故又稱為“聚砂成金”！

其具有精度高,、組織均勻,、性能優(yōu)異、批量化程度高等特點,，為國際粉末冶金領域發(fā)展迅速,、富有前景的一種新型“近凈成形”技術，在國際上被譽為“當今最熱門的零部件成形技術”,。

目前在亞洲市場主要用于電子產品行業(yè),，在北美市場主要用于醫(yī)療器械 等領域，在歐洲則更加偏重于汽車與消費 品行業(yè),。我國 MINI 市場從2000年開始逐步增長,，2011年突破10億大關，到2016年市場規(guī)模已近60億,，在全球市場占比為25%,，預計到 2018 年將突破 70 億元,。

簡而言之，MIM就是一種最新的技術,，精度高,，經(jīng)濟性和成長性好。不能算是智能制造 ,，但卻是實實在在的精密制造,。中國現(xiàn)在不缺智能制造，缺精密制造啊,。制造火箭,、高鐵 、芯片 ,，卻造不出圓珠筆芯和高級鉆頭,。請記住，制造業(yè)是一個國家的脊梁,！但是由于MIM工藝過程中粉末/粘結劑塑化體經(jīng)歷多次物理和化學狀態(tài)變化,，在不同階段易引入不同缺陷，所以MIM技術目前在對缺陷敏感,、力學性能要求高的材料體系及產品中應用得較少,。      

但在市場上所需求的各種零部件產品尺寸范圍一般都大于10mm，最小厚度多在10～30mm之間,。若MIM產品能達到30mm尺寸范圍,，則MIM應用領域將得到極大的拓寬，尤其是在槍械,、汽車,、精密機械等領域，像沖鋒槍,、機槍,、火炮、汽車發(fā)動機,、機械臂零件等,。金屬注射成形技術的±0.3%～0.5%尺寸精度，雖然優(yōu)于精密鑄造產品,，但落后于粉末冶金壓制/燒結的機加工,。如果能將尺寸提高到±0.1%～0.05%，達到傳統(tǒng)粉末冶金壓制/燒結工藝的尺寸精度,，并接近機加工產品的水平,，同樣將大大拓展MIM技術的應用領域和生命力。

技術應用領域
1.計算機及其輔助設施：如打印機零件,、磁芯,、撞針軸銷,、驅動零件；
2.工具：如鉆頭,、刀頭,、噴嘴、槍鉆,、螺旋銑刀,、沖頭、套筒,、扳手、電工工具,，手工具等,；
3.家用器具：如表殼、表鏈,、電動牙刷,、剪刀、風扇,、高爾夫球頭,、珠寶鏈環(huán)、圓珠筆卡箍,、刃具刀頭等零部件,；
4.醫(yī)療機械用零件：如牙矯形架、剪刀,、鑷子,；
5.軍用零件：導彈尾翼、搶支零件,、彈頭,、藥型罩、引信用零件,；
6.電器用零件：電子封裝,，微型馬達、電子零件,、傳感器件,；
7.機械用零件：如松棉機、紡織機,、卷邊機,、辦公機械等；
8.汽車船舶用零件：如離合器內環(huán),、拔叉套,、分配器套,、汽門導管、同步轂,、安全氣囊件等,。

國內現(xiàn)有MIM生產企業(yè)100多家，據(jù)不完全統(tǒng)計：主要分布在長三角（32）,、珠三角（38）,、山東（16）、京津地區(qū)（12）臺灣（45）,。
MIM生產企業(yè)按照綜合實力分為大型,、中型、小型,、微型四類：
大型企業(yè)有上海富馳,、常州精研、杭州安費諾,、安泰科技,、昶聯(lián)金屬等，生產規(guī)模大,，年產值高（數(shù)億元）,，技術實力強，管理團隊優(yōu)秀,；
中型企業(yè)有北京嘉潤,、英捷高科、上海磐宇,、深圳圣飛斯,、東莞晟銘、深圳星迪等,，具有較強生產能力和新產品研發(fā)能力,，分析檢測手段齊全；
小型企業(yè),，數(shù)量較多,，一般擁有兩條或多條生產線，新產品開發(fā)能力一般,，年產值200萬以上,；
微型企業(yè)，兩臺注塑機+一臺燒結爐,，新產品開發(fā)能力很差,，年產值200萬元以下。

科研單位
國內MIM科研單位有大批技術人員從事科研工作，每年承擔大量的科研題目,，每年都有大量的科研成果,。但是這些科研題目多數(shù)是追蹤跟隨國際MIM發(fā)展前沿，與國內現(xiàn)實生產實際相距較遠,，近幾年很少有MIM科研成果轉化為生產應用,。

主要科研單位有：安泰科技、北京科技大學,、中南大學,、廣州有色院、北京有色院,、南方科技大學等,。

制品生產能力與國外相比差距不大，雖然我們的原材料不夠穩(wěn)定,，裝備比較落后,，但是我們生產的產品無論是外觀還是性能與美歐相比差距不大。因此國際知名大公司紛紛轉向中國采購MIM零件,。品牌手機蘋果對中國MIM零件生產予以認同，現(xiàn)在蘋果公司MIM零件大部分是由中國制造的,。另外中國MIM行業(yè)不斷地大膽創(chuàng)新,，國外MIM單重產品一般局限于50克以內，國內產品單重可以做到2700克,。這個突破是國外同行望塵莫及的,。

可以預見，隨著人們對金屬注射成形的進一步研究,、開發(fā)和應用,，MIM技術將在不遠的將來真正發(fā)展為一種可以與機加工、精密鑄造,、壓制/燒結工藝平行發(fā)展的一種具有吸引力的近凈成形制備技術,，會被越來越多的零件設計人員所了解和接受，滿足國家通訊,、機械,、汽車、兵器,、醫(yī)療,、航空航天等行業(yè)領域對高性能異形關鍵精密零部件的需求，將我國的零部件加工制造業(yè)提高到一個嶄新的水平,。

3D打印不足我們這里只提比較典型的三個缺陷吧,。
1，生產模式的效率問題。
單體的一體化成型的效率,，肯定是比不上“行業(yè)內分級零件加工+組裝”的效率的,，因為后者是在調動整個制造業(yè)體系的產能，半成品加工和分級加工可以把工序效率做到幾乎最高,，相當于整個業(yè)界就形成了一個流水線,。而單體的一體化成型，工作流程是完全固定的,，無法形成此類產業(yè)效應,，且目前的3D打印機體無法承受長時間，高強度的負荷,。且單體機做生產,，維護費用和難度是遠遠高出傳統(tǒng)工藝把產業(yè)鏈平攤開的做法。

2,，材料問題,。
首先是材料應用導致的工藝問題。
因為需要預先制成專用的金屬粉末,；打印出的金屬制品致密度低,，最高能達到鑄造件致密度的98%，某些情況下低于鍛造件的力學性能,，當然在某些構件,，比如大型鈦合金構件上（比如比較熱的航空行業(yè)），是完全能夠滿足力學性能的,，但總體狀況,，值得商榷；某些打印制品表面質量差,，精度2-10μm,，需要打磨拋光機加工等后處理；3D打印具有復雜曲面的零部件時,，支撐材料難以去除,。

其次，材料的適用范圍的問題,。

目前,，工業(yè)領域能用的就適用的金屬材料只有10余種，鋁硅合金,、鈦合金,、鎳合金和不銹鋼比較成熟。新一點的東西的話,，有3DXNano ESD碳納米管燈絲,，3DXNano是基于CNT（碳納米管）的技術，可用于打印一些關鍵零件如在汽車，電子/電氣,，工業(yè),，以及需要靜電放電（ESD）保護和清潔高水平市場。該材料是由100％的純ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯）樹脂和多壁碳納米管的制造,。應用性如何,，還不知。,。

而生物材料領域,，比如，RegenHu開發(fā)的INK僅支持明膠,、膠原與合成高分子混合物等幾種材料,；成品狀況的話，打印出的結構生物相容性較差,，孔隙率小且孔洞分布不均勻,，細胞附著生長繁殖率低。也就是,，只能用作模仿,，還不能實現(xiàn)特定功能性。

家用領域也沒好哪兒去,，主流的有石膏,、光敏樹脂、ABS塑料等,，Object公司號稱可以14種基本材料的基礎上混搭出107種材料 ,，拭目以待吧,。

3,，成本問題。
當然這個成本主要是剛才提到的如果長期,，高負荷運轉的單體機的維護成本,，導致規(guī)模化生產的成本過高,。
還有就是材料——零件類型的深度定制化的模式,，實際上不是一個成本低，而且市場廣闊的生產模式,。,。

我們再來看看和3D打印發(fā)展比較有意思的兩家家企業(yè)——大族激光，金運激光

大族激光在目前產業(yè)布局上對3D打印的態(tài)度：      
“3D打印的核心是材料界,，激光加工是其次的,。大族激光很多年前就開始研究3D打印了，但是大族激光并沒有在任何場合去炒作3D打印，因為沒有任何一個企業(yè)能夠把它做成一個很大的產業(yè),�,！标悹D說，“3D打印其實是一個‘忽悠’的項目,，它引起了一些人的瘋狂,。雖然3D打印是一項新的技術，但是把它說成引發(fā)“第三次工業(yè)革命”的技術是過高的看待這個行業(yè),。主要是因為3D打印是定制的,，效率太低，不能用于標準化,、批量化的產品生產,，導致成本高。不能批量化就不能工業(yè)化,，不能工業(yè)化就不能大規(guī)模推廣,。就目前的技術和市場來看，除非說過幾年之后這項技術獲得更大的突破,，否則3D打印也僅能停留在實驗室做樣板而已,。”         

金運激光在目前產業(yè)布局上對3D打印的態(tài)度：         
成立專門的產業(yè)投資基金,；上線B2B2C模式的3D打印云平臺：是金運激光擬構筑的金運·3D+平臺體系的一部分,。金運·3D+平臺體系將圍繞“創(chuàng)造個性生活”，打造金運·3D+設計師俱樂部,、金運·3D+云平臺（B2B2C平臺和C2B2C平臺）,、金運·3D+數(shù)字化云工廠、金運·3D+潮流科技體驗街等4大模塊,，從而形成基于O2O的完整的3D打印應用服務體系,。可見大刀闊斧的在民用級市場對其進行布局,。

幾年過去了,，誰壓中寶了從股價走勢上看大家一目了然，3D打印顯然還沒到大規(guī)模應用的風口,，概念是美好的,，現(xiàn)實是殘酷的。誠如大族激光說的主要是因為3D打印是定制的,，效率太低,，不能用于標準化、批量化的產品生產,，導致成本高,。

來源：老艾實盤