产业链的融合，粉末制造商瑞典Höganäs推出金属3D打印设备

粘结剂3D打印技术由麻省理工在1993年研发出来，基于喷墨打印机方案，变为把粘结剂喷射到粉末床上，3D打印的名称从此诞生。然而，很快这种粘结塑料粉末的技术就不流行了，取而代之的是粘结砂子和金属。IDTechEx预测到2025年将会有37000台粘结剂3D打印技术设备，这意味着粘结剂3D打印技术将迎来复兴。如今，Höganäs集团公司通过旗下的Digital Metal推出了金属增材制造设备：DM P2500高精度粘结剂喷射金属3D打印机。

几十年来，Höganäs一直是金属粉末的制造商，用于更常规的工艺，如压机烧结和热表面处理，通常用于汽车行业。今天，Höganäs还提供3D打印领域用于激光熔化和烧结工艺的金属材料，并利用其在金属3D打印领域经验发展材料专长。但其实，Höganäs于2012年就开始开发其金属粘结剂喷射技术。

DM P2500，使用粘结剂喷射工艺制造零件，粘结剂为环氧树脂，由喷嘴根据部件的几何形状精确地喷射粘合剂，层层粘结材料，该过程一直持续到零件完成。整个打印过程以受控的方式进行。最后，在烧结炉中将粘结剂烧掉以获得纯粹的金属零件。

粘结剂喷射系统具有明显的优点，可以提供更好的分辨率，更高的生产力，并且可以做更小和更复杂的细节。这使得粘结剂喷射系统适用于牙科和医疗设备、汽车零件、航空航天零部件的制造应用。

在生产中，粘结剂喷射系统是精确和可重复的，DM P2500能够以35微米的分辨率制造非常小的精确零件。根据Digital Metal，烧结过程后一般具有Ra 6.0微米的平均表面粗糙度，对于许多最终用途的部件和特征来说足够细。由于表面粗糙度很细，所以可以将很多零件一次性3D打印完成，而不是将其组装成多个部件，后处理过程包括喷砂和抛光，这些可以在必要时进一步提高表面光洁度。

根据Digital Metal，DM P2500设备的运动部件精度高达0.001毫米，可以保证连续生产所需的重复性。此外，剩余的松散粉末可以循环使用，不用担心退化。Digital Metal迄今已有三种材料包括316L和17-4PH不锈钢，以及Ti6Al4V钛合金。Digital Metal正在验证其他材料，将来会有更多的材料被纳入进来，包括银和金，因为粘接剂非常适合珠宝制造。

DM P2500的构建空间为2,500立方厘米，典型的建造制造速度为100立方厘米/小时。Digital Metal还提供通过其粘结剂喷射3D打印设备打印金属零件的服务，目前的订单中最大的有每年大约30,000个零件，较小批次有3,000至3,500个零件的制作需求。其中包括瑞士制表厂Montfort Watches，通过粘结剂喷射3D打印技术制作不锈钢表盘。

Digital Metal的DM P2500或许将与Exone和Desktop Metal的设备直接竞争。2017年7月16日，Desktop Metal宣布完成1.15亿美元的D轮融资项目，以进一步加速公司成长和推进其端到端金属增材制造系统。这使得Desktop Metal的融资从2015年10月开始总共达到2.12亿美元，从而晋升为投资界的又一独角兽企业。

Desktop Metal的DM生产系统据称是用于批量生产高分辨率金属部件的最快的3D打印系统。与DM Studio系统定位于原型的制造不同，DM生产系统采用专有的单通道喷射（SPJ）技术，可将金属零件加工速度提高到现有激光金属3D打印系统的100倍。 Desktop Metal认为DM生产系统将使制造商能够显着降低其成本，从而使该技术成为铸造的替代技术。

Desktop Metal吸引投资人的最主要原因是其宣称100倍当前速度的单通道喷射（SPJ）技术，而这项技术与我们所熟知的binder jetting粘结剂喷射技术有着一定的相似之处。binder jetting粘结剂喷射技术是由麻省理工的Ely Sachs与Mike Cima研发出来的，这项技术已经被voxeljet、exone等公司商业化。

工业级3D打印机制造商ExOne主要服务于航空航天、汽车、重型设备、能源等领域，其应用领域主要是小批量、高价值的制造型复合砂模具。ExOne的设备也用于金属打印，并且ExOne提供金属粉末包括钴—铬（Co-Cr）合金，镍合金(IN Alloy 718)，铁—铬—铝合金，不锈钢和碳化钨（WC）材料。2015年还推出了大型的3D打印系统——Exerial。该Exerial系统能够使客户通过一种间接打印技术来进行工业化的批量生产，超越了该公司目前可用于快速原型和小批量生产的其它系统。

谈到粘结剂喷射3D打印技术本身，德国的voxeljet的3D打印机主要采用化学粘结剂与各种材料粉末相混合的方法来打印零部件。只是目前还没涉及到打印金属零件，而是更多的应用在打印砂子、PMMA和陶瓷等材料。而颇为有趣的是2017年9月voxeljet宣布推出HSS-高速烧结设备，这一设备目前可用于尼龙12或TPU材料的高速制造，可以说是与惠普的MJF设备正面竞争的一项技术。正在voxeljet迈脚惠普的塑料打印领域之时，惠普又宣布将推出金属产品的3D打印设备。

3D打印领域出现了以提高生产速度为主旋律的一股新的竞争趋势，要么是生产粉末的进入到了设备生产领域，要么是用来制作模具的3D打印设备厂商进入到了直接3D打印塑料制品的生产领域，再或者是针对塑料3D打印的设备厂商跨入金属3D打印领域。

包括以色列的Xjet的纳米金属射流技术，这些快速的金属生产方案都因为在制造过程中涉及到化学材料的添加而成为一种间接的金属生产方式，从而需要烧结的步骤。这与我们所熟知的选择性激光熔化加工方式颇为不同，其满足的市场需求也存在着一定的差异化。

而无论是采取了哪一种市场战略，最终是否能赢得竞争的话语权还是在应用端。随着越来越多的厂商进入到间接生产金属领域，下一步对于间接金属打印应用的探索将呈现出快速发展的趋势。

来源：3D科学谷
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