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粘結(jié)劑噴射金屬3D打印技術(shù)+金屬注射成型=?

3D打印動(dòng)態(tài)
2022
04/10
21:23
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評(píng)論
導(dǎo)讀:金屬注射成型(MIM) 是一種用于金屬零件大批量生產(chǎn)的強(qiáng)大制造工藝,,但近年來(lái),,粘合劑噴射金屬3D打印(Binder Jetting/3DP)也因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)提供了一種引人注目的替代方案,。這兩種有著天然兼容性的技術(shù)將來(lái)會(huì)走向一種怎樣的局面,,是共存?又或是完全取代,?我們不得而知,,不過(guò)已經(jīng)有公司走在了這條探索路上,并且有望提供一種全新的制造模式,。

史密斯金屬制品公司(Smith Metal)成立于2002年,,是一家來(lái)自明尼蘇達(dá)州的知名金屬注射成型(MIM)供應(yīng)商,由塑料制造商Plastic Products Company出資成立,。由于MIM和塑料成型技術(shù)有一定的相通點(diǎn),,這使得母公司的專業(yè)知識(shí)和資源為該公司的發(fā)展提供了寶貴的優(yōu)勢(shì)。但金屬的MIM和塑料成型也有許多不同的地方,,畢竟它們針對(duì)的是兩個(gè)不同的材料種類,,如今也都發(fā)展出了各自獨(dú)有的制造設(shè)備。

△上圖中的部件現(xiàn)在已經(jīng)通過(guò)金屬注射成型技術(shù)實(shí)現(xiàn)了規(guī)�,;a(chǎn),,但首先通過(guò)粘合劑噴射制造給了客戶將設(shè)計(jì)投入全生產(chǎn)的信心
△史密斯金屬制品公司擁有13臺(tái)金屬注射成型設(shè)備

MIM是對(duì)粘結(jié)劑噴射的補(bǔ)充工藝,這兩種工藝都使用金屬粉末為原料和燒結(jié)工藝,,所以史密斯金屬制品公司采用粘結(jié)劑噴射增材技術(shù)也就不是什么稀奇的事了�,,F(xiàn)在,Smith除了常規(guī)的MIM技術(shù)外,,也引進(jìn)了粘結(jié)劑噴射技術(shù)以提升金屬增材制造(AM)能力,。
△全球間接金屬3D打印廠商匯總

據(jù)悉,,該公司已經(jīng)開(kāi)始使用ExOne公司的Innovent粘結(jié)劑噴射機(jī),來(lái)推動(dòng)公司MIM業(yè)務(wù)的發(fā)展,。早期的成功,,加上新引進(jìn)的增材制造技術(shù)巨大的潛力,暗示著Smith公司有可能在將來(lái)邁向更大的臺(tái)階,。

MIM和AM如何相輔相成

不過(guò),,史密斯金屬公司對(duì)其所做的部分技術(shù)轉(zhuǎn)型依舊持保守態(tài)度,盡管在決定引入3D打印技術(shù)之前,,他們已經(jīng)對(duì)這種新興技術(shù)觀察了多年,。粘結(jié)劑噴射和MIM的主要區(qū)別在于,后者基本上需要大批量,。據(jù)總經(jīng)理Todd Jensen說(shuō):"在引入粘結(jié)劑噴射技術(shù)之前,,我們拒絕了大量的醫(yī)用牙托生產(chǎn)訂單,這使我們意識(shí)到需要一種即時(shí)生產(chǎn)的能力,�,;谀>呱a(chǎn)的MIM技術(shù),本質(zhì)上就是一種大批量的工藝,,但在全面規(guī)�,;a(chǎn)之前,3D打印技術(shù)在小批量的試制階段絕對(duì)是一種絕佳的補(bǔ)充方案,。

△Smith金屬制品公司總經(jīng)理Todd Jensen在查看其中一臺(tái)生產(chǎn)設(shè)備的MIM部件,。

另一方面,MIM反過(guò)來(lái)又是對(duì)粘結(jié)劑噴射技術(shù)的補(bǔ)充,。由于Smith已經(jīng)針對(duì)MIM的訂單購(gòu)買了大量的金屬粉末,,而這些材料同樣可以應(yīng)用到粘結(jié)劑噴射中,這要比其他3D打印用戶購(gòu)買材料的價(jià)格更劃算,。此外,,已經(jīng)用于MIM部件的燒結(jié)爐也可以為粘結(jié)劑噴射執(zhí)行同樣的步驟(脫脂和燒結(jié)),冶金方面的專業(yè)知識(shí)也是相同的,,MIM和粘結(jié)劑噴射可以很好地結(jié)合起來(lái),。

△Smith公司的金屬增材制造專家Edward Jornlin,其中的粘合劑噴射機(jī)來(lái)自ExOne公司,。

Edward Jornlin是一名剛畢業(yè)的材料工程專業(yè)學(xué)生,,他被雇來(lái)幫助公司提高和掌握這種新能力。他正在研究粘結(jié)劑噴射的獨(dú)特過(guò)程,,包括3D打印部件和MIM部件的收縮系數(shù)的不同(由于自重,,3D打印部件在XY軸方向和Z軸方向的收縮比例不同),以及不同3D打印部件特征在燒結(jié)過(guò)程中的行為。

同時(shí),,Jim Beyer正在了解3D打印部件的不同行為變化,。這位史密斯金屬公司的客戶經(jīng)理已經(jīng)成功地利用這一能力,為多家客戶提供金屬注射成型服務(wù),。在多個(gè)場(chǎng)合中,,他都會(huì)向客戶提供一個(gè)金屬3D打印的部件設(shè)計(jì)原型,這有助于客戶對(duì)他們公司的設(shè)計(jì)和制造能力充滿信心,,而這里粘合劑噴射無(wú)疑是幫了大忙,。

然而,Jim Beyer也表示他們公司還有很遠(yuǎn)的路要走,,除了原型設(shè)計(jì),,他們還將目光瞄向了醫(yī)用設(shè)備的制造市場(chǎng)。

△在粘結(jié)劑噴射中,,粘結(jié)劑被一層層地噴射到金屬粉末上用于制造金屬零件,,然后通過(guò)燒結(jié)完成。這種能力有利于批量生產(chǎn),,因?yàn)樵谝淮沃圃熘锌梢宰杂傻厍短自S多零件,。

進(jìn)軍醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng)

由于史密斯金屬公司同時(shí)擁有MIM和AM兩大制造能力,那么它的一個(gè)重要的潛在增長(zhǎng)市場(chǎng)就是醫(yī)療設(shè)備,。具體來(lái)說(shuō),,監(jiān)管部門批準(zhǔn)一項(xiàng)新的醫(yī)療設(shè)備往往需要驗(yàn)證數(shù)百個(gè)初始試驗(yàn)零件,,而AM技術(shù)恰恰可以滿足這一數(shù)量需求,。此外,市場(chǎng)上那些通過(guò)AM技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品永遠(yuǎn)不會(huì)被MIM所取代,,因?yàn)榱慵O(shè)計(jì)需要這種能力,。自從該公司宣布AM將成為其服務(wù)的一部分后,有關(guān)這類工作的詢問(wèn)就一直不斷地涌向該公司,。

△這里看到的是3D打印的部件(上方)和后來(lái)通過(guò)MIM生產(chǎn)的部件,。在致力于模具制造之前,能夠?yàn)榭蛻籼峁┮粋(gè)功能性的金屬部件,,有助于將這項(xiàng)工作推向生產(chǎn),。

Jensen說(shuō):"常規(guī)零部件的批量化AM生產(chǎn)還要一段路要走,我們需要圍繞這一能力建立一個(gè)專門的質(zhì)量管理系統(tǒng),,需要以不影響其他工藝的方式進(jìn)行AM生產(chǎn),。"此外,他還表示公司將需要增加更多的粘合劑噴射生產(chǎn)能力,,這項(xiàng)投資有望很快到來(lái),。

△在零件的增材制造階段,一些重要的細(xì)節(jié)仍然可以改變。圖:MIM零件(左)的比例與3D打印零件的不同,。

由于技術(shù)路線(燒結(jié))的部分重疊,,Smith公司很容易將一批粘合劑噴射的部件納入MIM部件中的隊(duì)列。此外,,Smith Metal已經(jīng)有了充足的燒結(jié)設(shè)備,,所以它不需要因?yàn)橐階M而特意增加這些設(shè)施。

△正在進(jìn)入燒結(jié)爐的零件

那么,,Smith Metal增材制造的生產(chǎn)能力是否會(huì)像MIM與塑料成型一樣,,又或是與MIM工作截然不同?這需要時(shí)間來(lái)給出答案,,畢竟我們很難預(yù)測(cè)到3D打印和MIM未來(lái)的發(fā)展模式,,但Smith Metal公司開(kāi)發(fā)和追求一種新的、顛覆性的制造能力確實(shí)是我們值得推崇的,。

中國(guó)的金屬3D打印與MIM

在國(guó)內(nèi)的3D打印專業(yè)展會(huì)上,,南極熊已經(jīng)看到大量MIM廠商的身影,部分已經(jīng)涉足金屬3D打印業(yè)務(wù),。

近幾年實(shí)地探訪國(guó)內(nèi)多家金屬3D打印工廠后,,南極熊發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有好幾家已經(jīng)增加了MIM制造服務(wù),兩種技術(shù)在一個(gè)公司內(nèi)部相互補(bǔ)充,。


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2022-4-12 16:20:41 | 只看該作者
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