高質(zhì)量,、低成本金屬3D打印解決方案：Binder Jetting粘結(jié)劑噴射金屬成型

來源：隆源成型

導(dǎo)讀：3D打印技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了三十多年，其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用全球年復(fù)合增長率在20%以上,，中國甚至更高,，但由于其產(chǎn)值基數(shù)相對較小，3D打印行業(yè)盡管意義重大,，至今卻還是個(gè)小行業(yè),。3D打印產(chǎn)業(yè)化緩慢的主要原因有二：一是打印效率低，也就是制造速度慢,；二是打印材料貴,，也就是制造成本高。一個(gè)既慢又貴的技術(shù),，很難被應(yīng)用到生產(chǎn)線去,，這就是為什么之前3D打印設(shè)備的主要用戶大多是科研院所、大公司的研發(fā)部門,、學(xué)校以及3D打印服務(wù)機(jī)構(gòu),。

為了解決傳統(tǒng)3D打印既慢又貴的問題，3D打印2.0粘結(jié)劑噴射（Binder Jetting/3DP,，下文簡稱BJ）工藝應(yīng)運(yùn)而起,。相對于3D打印1.0,，如PBF、DED等金屬增材制造工藝是采用“點(diǎn)掃描”的技術(shù),，存在加工效率較低,，成本數(shù)倍于傳統(tǒng)制造技術(shù)，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,，采用了“線掃描”技術(shù)的3D打印2.0粘結(jié)劑噴射BJ工藝是一種高效率,、高精度的增材制造技術(shù)，其沿用傳統(tǒng)粉末冶金行業(yè)的材料體系和燒結(jié)工藝,，成本低廉,，材料標(biāo)準(zhǔn)化程度高，能夠?yàn)楣�業(yè)屆提供高效率,、高質(zhì)量,、低成本的金屬增材制造解決方案，可以應(yīng)用到生產(chǎn)線,，為3D打印技術(shù)的規(guī)�,；瘧�(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，預(yù)計(jì)3D打印2.0將為3D打印行業(yè)帶來突破性持續(xù)增長,。

國際上,，Desktop Metal、HP,、Digital Metal,、GE等全球性科技企業(yè)看好BJ金屬技術(shù)的市場潛力，在近5年間先后完成BJ金屬技術(shù)的開發(fā),，并實(shí)現(xiàn)了一定程度的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,。中國作為制造業(yè)大國，對BJ金屬技術(shù)的市場需求更為迫切,，特別是來自MIM（金屬注射成型）行業(yè)對快速試制和中小批量生產(chǎn)的需求,。在此背景下，國內(nèi)BJ金屬技術(shù)在近幾年迅速發(fā)展,。事實(shí)上,，早在1994年，北京隆源自動(dòng)成型系統(tǒng)有限公司（三帝科技旗下企業(yè),，以下簡稱“隆源成型”）創(chuàng)始人宗貴升博士便提出了“線掃描”的理念,，并申報(bào)了“變長線掃描快速自動(dòng)成型方法和裝置”的發(fā)明專利（ZL 94106496.4）。2018年以來,，隆源成型通過博士后工作站博士后團(tuán)隊(duì)的技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)團(tuán)隊(duì)的工程創(chuàng)新,，已成功研發(fā)和生產(chǎn)了系列BJ設(shè)備，以及適用于20多種材料的5大系列粘接劑,，并投放市場,。

基于公司國千科技研究院,、博士后工作站、產(chǎn)品研發(fā)團(tuán)隊(duì)三位一體的協(xié)同創(chuàng)新體系,，及近30年增材制造設(shè)備的研制基礎(chǔ),，隆源成型自主掌握了粘結(jié)劑噴射成型技術(shù)的裝備、材料,、工藝相關(guān)的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),，完成了研發(fā)型R系列、生產(chǎn)型P系列等系列化設(shè)備的研制,，及鐵基材料,、有色金屬、高溫合金,、難熔金屬,、陶瓷材料、無機(jī)鹽,、高分子材料,、食品材料等體系化材料工藝的開發(fā)。

隆源成型R系列設(shè)備AFS-J120R,、AFS-J380R是面向高校,、科研院所、企業(yè)研發(fā)機(jī)構(gòu)等的研發(fā)型設(shè)備,。該系列設(shè)備可實(shí)現(xiàn)最高±0.2mm的打印精度,、400~800DPI的分辨率、2.5L/h的打印速度及55~62%的綠坯致密度,。設(shè)備操作方便快捷,，可靈活更換粉末材料和粘結(jié)劑墨水，結(jié)構(gòu)簡練,、易維護(hù)，有效保障科研效率和實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性,。采用自主研發(fā)的工控軟件和數(shù)據(jù)處理軟件,，工藝參數(shù)開放度高、自主可調(diào),，不僅兼容材料種類多,，更適用于新材料的探索性研究與快速制備迭代。

△隆源成型BJ粘結(jié)劑噴射金屬打印設(shè)備AFS-J120R（左）,、AFS-J380R（右）

P系列設(shè)備是面向MIM,、模具、刀具等行業(yè)的生產(chǎn)型設(shè)備,。該系列設(shè)備采用最新的上送粉式單缸結(jié)構(gòu),，配備V+精準(zhǔn)落粉系統(tǒng),、雙輥復(fù)合高致密鋪粉系統(tǒng)、噴頭自動(dòng)清洗,、內(nèi)置空氣凈化系統(tǒng)等裝置,，操作方便快捷、可靈活更換粉末材料和粘結(jié)劑墨水,，有效保障生產(chǎn)效率,。可實(shí)現(xiàn)±0.15mm的打印精度,、400~1200DPI的分辨率（自由可調(diào)）,、最高2.5L/h的打印速度及55~62%的綠坯致密度。高端生產(chǎn)型設(shè)備AFS-J380L還配置有高精度成型缸轉(zhuǎn)運(yùn)車,，可實(shí)現(xiàn)成型缸的快速轉(zhuǎn)運(yùn)和快速更換,，節(jié)約固化等待時(shí)間；最高打印精度可達(dá)±0.1mm,，最高打印速度可達(dá)3.6L/h,，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)達(dá)國際先進(jìn)水平。

△隆源成型BJ粘結(jié)劑噴射金屬打印設(shè)備AFS-J380P（左） ,、AFS-J380L（右）

此外,，隆源成型具備粘結(jié)劑配方的自主設(shè)計(jì)能力，能夠滿足客戶新材料,、新應(yīng)用對定制粘結(jié)劑的開發(fā)需求,。在設(shè)備基礎(chǔ)上，已成功開發(fā)了系列BJ專用粘結(jié)劑配方,，適用于鐵基合金,、輕金屬合金、有機(jī)玻璃,、陶瓷等20余種基體材料,。其中，SS316L,、SS420,、18Ni300等多種材料的脫脂燒結(jié)工藝，均滿足MIM行業(yè)國際材料標(biāo)準(zhǔn),。另外,，公司在全國設(shè)立了專業(yè)的技術(shù)服務(wù)中心，可全時(shí)快速響應(yīng)客戶需求,，為設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)保障,。

△隆源成型BJ粘結(jié)劑噴射金屬打印案例

BJ金屬技術(shù)因其打印效率高、材料成本低、設(shè)備性價(jià)比高,、無需額外支撐,、適于批量化等特點(diǎn)，被稱為“Additive 2.0”技術(shù),，將會(huì)在汽車,、五金、電子,、工具,、模具、刀具,、醫(yī)療器械,、運(yùn)動(dòng)器材等行業(yè)形成規(guī)模化產(chǎn)業(yè)應(yīng)用,，具有廣闊的市場空間,，未來市場規(guī)模超過千億元。同時(shí),，作為一種直接金屬成型技術(shù),，BJ金屬技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用也正逐漸成長為金屬增材制造領(lǐng)域的核心技術(shù)趨勢，在批量化金屬零件的生產(chǎn)中顯露出強(qiáng)大的生命力,。相信,，在未來，這項(xiàng)技術(shù)將深刻影響傳統(tǒng)制造行業(yè),，并將改變金屬增材制造行業(yè)的市場格局,。