三帝科技：BJ金屬增材制造的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

導(dǎo)讀：2022年12月20日開展的“增材制造Binder Jetting粘結(jié)劑噴射成形技術(shù)論壇”云集了惠普,、易制、三帝科技,、維捷,、Desktop Metal、Digital Metal等眾多廠商,。在此次增材制造Binder Jetting粘結(jié)劑噴射成形技術(shù)論壇上,，國內(nèi)外知名的幾個相關(guān)廠商做了非常有深度的分享交流。來自北京三帝科技股份有限公司的產(chǎn)品技術(shù)副總趙浩博士以”BJ金屬增材制造的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用“為題展開了分享,。三帝科技目前的產(chǎn)品技術(shù)有哪些,？BJ金屬設(shè)備工藝都有什么特點？目前BJ金屬產(chǎn)業(yè)化的領(lǐng)域有哪些,？讓我們聽一聽趙浩博士是如何做出解答的,。

在此次分享中，趙浩博士主要圍繞四個方面進行分享,，包括三帝科技的產(chǎn)品技術(shù)介紹,、增材制造行業(yè)發(fā)展、BJ設(shè)備技術(shù)介紹以及BJ產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用探討,。

一,、產(chǎn)品技術(shù)介紹

趙浩博士首先介紹了公司的基本情況，三帝科技28年專注于3D打印智能裝備及復(fù)雜金屬件快速制造服務(wù),，建有全國3D打印設(shè)備網(wǎng)絡(luò)及分布式制造服務(wù)網(wǎng)絡(luò),，為用戶提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品及解決方案。三帝科技自主研發(fā)3DP噴墨砂型,，BJ粘結(jié)劑噴射金屬等”線掃描“增材制造技術(shù)及裝備,，向設(shè)備用戶提供完善的增材制造解決方案，向終端用戶提供復(fù)雜金屬件快速制造服務(wù),，應(yīng)用領(lǐng)域包括航空航天,、汽車、船舶,、泵閥,、工程機械、檢測儀器,、科研教育行業(yè)等。

三帝科技的產(chǎn)品技術(shù)主要有：

●設(shè)備：包括激光3D打印系列設(shè)備（SLS/SLM）和粘結(jié)劑噴射系列設(shè)備(3DP/BJM),，其中BJ粘結(jié)劑噴射金屬R型設(shè)備主要用于科研,，L和P型主要用于生產(chǎn),。

●材料：材料方面主要分為非金屬材料和金屬材料。同時,，公司自主研發(fā)了適用于不銹鋼,、硬質(zhì)合金、銅合金等20多種材料的5大系列粘結(jié)劑,，并可根據(jù)材料定制,，能滿足絕大多數(shù)行業(yè)的需求。

●制造服務(wù)：公司提供模具制造和成品交付,。其中模具制造主要基于SLS工藝和3DP噴墨砂型工藝,，成品交付主要采用3DP、BJM,、SLS等快速成型技術(shù),，結(jié)合金屬鑄造、金屬燒結(jié),、機加工等,，覆蓋高端制造業(yè)金屬成品的快速市場需求。

目前公司在全國設(shè)有十余個分布式智造中心,，能夠為各省市的用戶提供快速制造服務(wù),，形成了3DP+BJM+PBF的全尺寸、全鏈路,、多材料的綜合服務(wù)能力,。總部和研發(fā)基地在北京,，設(shè)備生產(chǎn)基地在安徽,。在陜西和安徽布局了兩個鑄造中心，可以通過3D打印和鑄造復(fù)合工藝直接交付成品件,。

二,、增材制造行業(yè)發(fā)展

當前3D打印處于高速發(fā)展的狀態(tài)，其中中國的3D打印市場年均增長率超過25%,，發(fā)展?jié)摿�巨��,。國�?nèi)政策扶持力度也進一步加大，已推出包括《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進計劃》等數(shù)十個3D打印相關(guān)政策,。3D打印是一個綜合性的制造工藝,，能夠制造復(fù)雜件，降低其成本,，在新產(chǎn)品的開發(fā)階段,，3D打印能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)制造工藝，實現(xiàn)新產(chǎn)品的快速交付,。相對于傳統(tǒng)的規(guī)�,；�生產(chǎn)來講,，過去的激光3D打印1.0技術(shù)仍然存在效率低、成本高的問題,，主要是在航空航天和醫(yī)療等高附加值領(lǐng)域取得應(yīng)用,，很難進行規(guī)模化的生產(chǎn),。但隨著線掃描2.0技術(shù)的出現(xiàn),，使得3D打印成本大幅度降低，真正成為一種批量化生產(chǎn)的技術(shù),。

3D打印行業(yè)主要經(jīng)歷了四個發(fā)展階段：
●1980~2009年：技術(shù)發(fā)明浪潮
●2009~2015年：商業(yè)化應(yīng)用浪潮,，3D打印行業(yè)標準逐步建立
●2016~2021年：中國產(chǎn)品鏈構(gòu)建與本土化
●2022+：產(chǎn)品深度融合，走向規(guī)�,；�快速柔性制造��(yīng)用

從各種3D打印技術(shù)和其成熟度上來看,，3DP砂型快速鑄造工藝較為成熟，BJ粘結(jié)劑噴射技術(shù)相對來說還沒有足夠的產(chǎn)業(yè)化,，但已經(jīng)處于產(chǎn)業(yè)化的前夕,，整個技術(shù)流程已經(jīng)走通，主要是細節(jié)處理的探索,。

三,、BJ設(shè)備技術(shù)介紹
設(shè)備介紹

三帝科技自主研發(fā)的BJ粘結(jié)劑噴射金屬打印系列設(shè)備已有十余臺設(shè)備裝機使用，主要用于科研,、MIM行業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)和復(fù)雜精密零件的小批量生產(chǎn),。設(shè)備主要突破了1200DPI高分辨率打印、震動落料技術(shù),、致密化鋪粉技術(shù),、在線監(jiān)測技術(shù)、可更換成型缸技術(shù)等,，達到國際主流設(shè)備技術(shù)水平,。

目前，三帝科技自主研發(fā)的BJ設(shè)備分為研發(fā)型,、生產(chǎn)型兩個系列,。研發(fā)型設(shè)備J120R尺寸較小，操作靈活便捷,，適合高校,、科研院所等開發(fā)新材料；研發(fā)型設(shè)備J380R具有380mm的成型尺寸,，能夠?qū)崿F(xiàn)中小批量的生產(chǎn),，支持陶瓷、石膏、無機鹽的材料打印,。生產(chǎn)型系列設(shè)備J380P,成型尺寸略有增加,，配備了V+精準落粉系統(tǒng)、雙輥復(fù)合高致密鋪粉系統(tǒng)等,，打印效率也得到了提高，分辨率也達到了較高水平,，成型材料包括模具鋼,、工具鋼、陶瓷,、鎳基材料等,。

材料介紹

對于BJ粘結(jié)劑噴射技術(shù)，每一種材料對粘結(jié)劑的成分都有差異化要求,，趙浩博士表示,，三帝科技具備粘結(jié)劑配方的自主設(shè)計能力，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,。目前，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、有機玻璃,、陶瓷等20余種基體材料,。

四、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用探討

MIM行業(yè)是目前BJ粘結(jié)劑噴射技術(shù)的主要應(yīng)用場景,，因為二者的后端程序是一致的,。BJ粘結(jié)劑噴射技術(shù)工藝可以替代模具進行生坯階段的制造，這樣有利于新產(chǎn)品的快速開發(fā),�,？梢酝ㄟ^BJ粘結(jié)劑噴射技術(shù)工藝將流程走通，再進行模具開發(fā),，從而提高開模成功率,，降低風險。采用BJ粘結(jié)劑噴射技術(shù)可以實現(xiàn)新材料和新應(yīng)用的快速開發(fā),，可以便捷,、柔性地更換材料和設(shè)計。BJ完全可以進行中小批量復(fù)雜內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的無模制造和快速柔性制造,。傳統(tǒng)的MIM行業(yè)在制造大尺寸結(jié)構(gòu)件方面較為困難,，而BJ技術(shù)能夠很好的解決這個問題。另外,，梯度材料零件制造為MIM多材料集成提供了更多的可能性,。

BJ粘結(jié)劑噴射技術(shù)的另一個應(yīng)用場景是終端產(chǎn)品,，例如內(nèi)冷刀具、鉆頭及復(fù)雜刀體產(chǎn)品,，結(jié)合了粉末冶金技術(shù),，可提升刀具的力學性能，還可實現(xiàn)復(fù)雜內(nèi)腔結(jié)構(gòu),。

此外,，從金屬3D打印個性化、定制化,、柔性化快速制造的廣泛應(yīng)用需求來看,，比如三帝科技目前在做的3D打印鈦合金耳內(nèi)式助聽器，可以根據(jù)人的不同耳道結(jié)構(gòu)進行定制化生產(chǎn),，舒適度更高,。傳統(tǒng)的制造業(yè)有兩大核心需求，一方面要高效率,、低成本,；另一方面要快速響應(yīng)市場需求。過去的解決方案無法兼顧,，而BJ工藝可以同時滿足上述需求,。同時，由于目前全球供應(yīng)鏈的影響,，人們對于按需制造,、”零庫存“的需求日益增長，BJ工藝可以在此方面發(fā)揮優(yōu)勢,。

技術(shù)優(yōu)勢,、問題和挑戰(zhàn)

●作為終端用戶，如何考慮是否選擇BJM技術(shù),？
趙浩博士給出了一些參考意見,，用戶需要計算產(chǎn)能。計算每公斤的成本,，一般來說會略高于MIM,，遠低于SLM，所以中小批量的生產(chǎn)完全可以考慮BJ工藝,。另一個很重要的考量因素就是中小批量,，可以判斷是否有必要生產(chǎn)模具。最后一點就是BJ的兼容性很高,，屬于”即插即用“型設(shè)備,。

●目前BJ技術(shù)主要存在三個方面的問題和挑戰(zhàn)：
1.操作流程自動化：清粉、取件環(huán)節(jié)仍需要大量人工。
2.燒結(jié)精度控制：易發(fā)生變形,，復(fù)雜件需要額外的仿真預(yù)測工作,。
3.空間均勻性：對于尺寸要求極高的零件，隨著重力,、氣流的影響將導(dǎo)致材料幾何性能,、物理性能一致性降低，對于薄壁零件和大尺度的零件來說,，是一個極大的挑戰(zhàn),。

總結(jié)與展望
3D打印行業(yè)是一個快速發(fā)展的行業(yè)，新一代線掃描技術(shù)為3D打印的發(fā)展提供了新的動能,。三帝科技依托全國服務(wù)網(wǎng)絡(luò)和BJM自主核心技術(shù)，竭誠為客戶提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品和服務(wù),。BJM未來三大應(yīng)用場景為MIM行業(yè),、重點應(yīng)用行業(yè)以及快速制造行業(yè)。目前技術(shù)仍然處于首批應(yīng)用開發(fā)階段,，三帝科技愿與行業(yè)同仁開放合作,，共謀發(fā)展！

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