3DP噴墨金屬3D打印在鞋模生產(chǎn)制程的應用,，東莞原力無限與武漢易制科技合作

導讀：高速低成本的金屬3D打印技術(shù)，將會如何影響傳統(tǒng)制造業(yè),？鞋業(yè),、模具、鑄造產(chǎn)業(yè)將可能發(fā)生變革,。

“我們工廠是在珠三角做鑄造,，聽說到這個高速低成本的金屬3D打印技術(shù)，我們深深感受到危機——鑄造產(chǎn)業(yè)鏈的環(huán)保問題,、年輕人不愿意干這一行的問題,，好像都突然被解決了。要是這技術(shù)真發(fā)展起來,，我們豈不是毫無招架之力,？”某鑄造廠廠長感嘆。

2019年8月25日,，武漢易制科技隆重發(fā)布了粘合劑微滴噴射金屬3D打印機,、宣布彩色3DP 3D打印技術(shù)開源。南極熊3D打印網(wǎng)作為戰(zhàn)略合作媒體見證了這個對于國內(nèi)甚至國際來說,，都具有重要意義的發(fā)布會,。


發(fā)布會上，這款微滴噴射金屬3D打印機合作方東莞原力無限打印科技有限公司總經(jīng)理周隧新,，對本產(chǎn)品應用于鞋模生產(chǎn)制程中的經(jīng)驗分享,，道出了大量產(chǎn)業(yè)化應用的問題和思路，非常具有價值,。值得所有3D打印人士參考,。


△東莞原力無線打印這個名字，南極熊也是第一次聽說,，可見他們一直都比較低調(diào),。他們致力于把3D打印技術(shù)在制造領(lǐng)域,、特別是體育產(chǎn)業(yè)的應用和推廣。包含3DP,、SLA,、DLP等技術(shù)的應用。


△2016年初,，原力無線董事長龍樹初3D金屬打印鞋模,，然后和易制科技經(jīng)過長達6個月的評估，項目正式啟動,。2017年中,，龍樹初便提出要按照鞋產(chǎn)線的要求，全套打印,，逐步代替鑄造模,。


△在鞋模行業(yè)，有著自己的特點：

• 品種多,、數(shù)量少,，一款鞋子，不同鞋碼,、左右腳,，就使得鞋模的需求量比較大。
• 鞋底尺寸大（450*350*80mm）,，個體重（單個模具30kg）,。
• 交貨周期要求端（7-15天），效率要求高,，成本要求低,。
• 對花紋、品牌LOGO,、套色等要求高,。
  

△經(jīng)過比較，在金屬3D打印技術(shù)工藝中,，對于鞋模行業(yè)來說,，3DP金屬打印有著明顯的優(yōu)勢。


△3DP金屬打印技術(shù),，與傳統(tǒng)工藝在鞋模生產(chǎn)制程相比,，通用鐵模的話，只需要120小時完成,，傳統(tǒng)工藝則需要240小時左右,，縮短一半,。金錢成本差不多,。
△全球范圍內(nèi),，在做微滴噴射技術(shù)的企業(yè)，有GE,、HP,、Exone、Destop Metal,、Digital Metal,、3DEO等。雖然國外廠商有不少已經(jīng)走在前面,，并且已經(jīng)產(chǎn)品商業(yè)化,。綜合起來，還是和國內(nèi)的易制科技合作最為合適,。


△3DP金屬打印中,，有兩種主材料：墨水和金屬粉末。
其中

• 金屬粉末：粒徑5~50μm,，類球形或樹枝行,，適度重復配合使用，價格低廉,。目前主要是鐵基和不銹鋼粉末,，鋁合金粉末正在開發(fā)中。
• 噴墨墨水：是3DP金屬打印的核心技術(shù)之一,，把金屬粉末粘結(jié)成型的材料組分,。按照固化機理可以分為光固化墨水和熱固化墨水；按照主體粘結(jié)劑種類可以分為聚合物粘結(jié)劑和金屬熔融粘結(jié)劑,。
  

△作為核心技術(shù)之一,，3DP金屬打印墨水有幾個重要特征：
①具有通用噴墨墨水的性能，順利實現(xiàn)高分辨率快速噴�,�,；
②具有層間粘合性能，可以實現(xiàn)一定強度的生胚成型,；
③匹配脫脂燒結(jié)工藝,，可升華蒸發(fā)掉，剩下最終金屬零部件,。
原力無限根據(jù)不同的場景需求,，開發(fā)不同的墨水。


△包括聚合物粘結(jié)劑和納米金屬熔融粘結(jié)劑,。其中納米金屬熔融粘結(jié)劑在燒結(jié)后,，剩下金屬顆粒成分，結(jié)合到打印件中,，使得燒結(jié)件收縮率可以變小,，減少變形,。

△在3DP金屬3D打印成型過程中，鞋模3D文件的擺放角度和位置,，也非常重要,。傾斜一定的角度可以平衡各面的效果。


△在3DP金屬3D打印成型過程中,，不同的墨量粘結(jié)劑和金屬粉末的粒徑,、打印設(shè)置的分辨率、成型后的生胚強度和致密度都有重要的影響,，并且呈現(xiàn)出強相關(guān)性,。


△在3DP金屬3D打印成型過程中，鋪粉速度和轉(zhuǎn)速,，對致密度有影響,。

△在3DP金屬3D打印成型過程中，粘結(jié)劑單層的固化度,，影響生胚的強度和致密度,。

△在3DP金屬3D打印成型過程中，由于墨水可能會發(fā)生固化,，加上揚塵,，從而發(fā)生堵頭，造成打印失敗,。所以噴頭自動清潔很重要,。

雖然說已經(jīng)投入了大量的人物物力財力去研發(fā)，但目前3DP金屬3D打印技術(shù)應用于鞋模行業(yè),，還存在不少挑戰(zhàn),。


△精細結(jié)構(gòu)打印要求高，例如品牌LOGO,、直角等形狀,，不夠精確。


△多色模具,。具有懸臂結(jié)構(gòu)或者三層以上高精度合模,，對打印成型和燒結(jié)過程，都帶來嚴重挑戰(zhàn),。


△后處理設(shè)備,，需要適合鞋模的特點。各大品牌的燒結(jié)爐,，難以滿足鞋模需求,，需要自行設(shè)計和定制，工藝也得自己摸索,。南極熊認為,，這部分的研發(fā)成本將會非常高,。


△目前3DP金屬3D打印的表面精度和光潔度，還是不夠,。


截止2019年8月,，原力無限已經(jīng)和易制科技合作了3年,，已經(jīng)積累了大量的技術(shù)和經(jīng)驗,。未來此路值得繼續(xù)努力下去。

“總體上,，對鞋廠,，3DP金屬打印鞋模目前至少有兩點意義：一是加快開模速度，大幅縮短樣品,、產(chǎn)品的交期,；二是符合品牌環(huán)保要求�,！敝芩硇驴偨�(jīng)理向南極熊表示,。