金属粘合剂喷射3D打印有什么用？

2022年12月9日，南极熊获悉，Desktop Metal的中西部区域技术经理Michael Block分享了他对金属粘合剂喷射3D打印的看法。

△3D打印工艺示例

Michael在增材制造领域工作了近15年，在行业领先的公司担任过各种职务，并经营自己的初创公司，为各种客户提供量身定制的生产自动化技术、零件和咨询服务。同时，他本人在聚合物和金属3D打印技术方面拥有丰富的经验。他认为3D打印技术正在突破生产的界限并帮助制造商找到更快、更具创新性的上市方法。

作为Desktop Metal的区域技术经理，我收到的零件文件中有90%到95%是为另一种制造工艺设计和进行验证。各地的公司都在寻找更好的替代品来生产他们的组件，有时是因为供应链问题，例如极长的交货时间（我听说最长时间是42周）。

△Desktop Metal的shop system3D打印系统

即使是现在，我坚信我们仍然能够感受到全球供应链断裂的后遗症，但当我花时间了解和学习金属粘合剂喷射技术的好处时。我可以这么说，推动更高产量零件生产的3D打印机原始设备制造商，需要将他们的心态转移到实际制造上。他们需要重新考虑从3D打印设计到鉴定，以及其中涉及的许多工作流程。

目前存在的问题是，希望将该技术作为主流生产解决方案的3D打印公司，在涉及到品牌、定制生产、自动化合作、营销和信息传递以加深与对该技术感兴趣的制造商联系时，却未能达到预期目的。

金属粘合剂喷射技术的功能
尺寸：在目前阶段，金属粘结剂喷射适用于3D打印小型到中型零件，在烧结过程中在缩小补偿后大约为1英寸x 1英寸x 1英寸到6 英寸x 6英寸x 6英寸。这是因为，使用当前用于将金属粉末保持在一起的液体粘合剂，生坯强度在脱粉之后和刚好在烧结过程之前并不是最佳的。这限制了零件的尺寸以及可以生产的几何形状，直到粘合剂得到改进，以显示更大的强度。

△ExOne的材料，包括M2工具钢、316L、304L、17-74PH、铜和Inconel 625

零件质量：使用金属粘合剂喷射的物品，表现出与铸造零件相似的强度和密度(98%)。零件公差在0.3毫米至0.5毫米之间，增加了打印后加工的需求，以达到所需的公差。打印机的表面光洁度可能不符合消费者标准，因此需要采用量身定制的表面处理方法。这意味着组件需要进行后处理以满足适当的公差预期、零件强度和表面光洁度要求。当然，精度和表面光洁度不仅是金属粘合剂喷射所必需的，对于大多数3D打印制造技术也是如此。

材料：粉末材料的价格仍然需要更具竞争力(相对于其他金属3D打印技术)，以吸引更多的制造商。开放物料系统将有助于用户分散粉末供应链成本。与其它金属打印技术相比，粘合剂喷射的材料更换要容易得多，平均需要30-40分钟。由于它类似于金属注射成型(MIM)工艺，因此材料可用性和材料鉴定速度通常更快。

速度：迄今为止，金属粘合剂喷射工艺，仍然被认为是能够批量生产大量几何形状的最快金属打印技术。自1999年首次推向市场以来，它已经走过了漫长的道路。与激光粉末床熔合相比，就零件价格和准入门槛而言，它在所有权方面仍然是最具竞争力的。

△使用Digital Metal粘合剂喷射工艺3D打印的金属部件

易于使用：我还相信，迄今为止，由于传统上简单的用户界面，金属粘合剂喷射可能是生产金属零件的最简单技术，无需高级学位。用户可以在短短20分钟内处理完零件文件并准备打印。这包括可用的烧结模拟软件，它允许打印优化，例如在烧结周期期间用于翘曲预测的负偏移。

支撑：该软件还消除了对支撑设置器的需要（没有锚将部件连接到构建板上以减轻翘曲）并且由于应用了抗将烧结剂添加到支撑座表面，以消除零件与支撑座的结合。

如何推广？
3D打印公司和营销团队都希望更好的向客户推荐金属粘结剂喷射技术。但是，这很可能是个漫长的过程，这涉及产品需要经过部件资格认证等批准流程(即，规划，设计，原型，测试，制造设计，制造，后期制造)。

在与寻求购买金属粘合剂喷射的客户进行讨论时，合作双方都必须明白，正在合作的零件很有可能已经被证明，它同时适用于传统制造工艺（CNC、铸造、注塑成型等）。如果潜在客户不愿意为3D打印制造资格重新认证，我建议他们继续使用当前的制造工艺。我一直跟我的工程团队讲，一旦客户愿意为3D打印重新设计，一个全新的领域和供应链就会向他们打开。

至关重要的是，我们要传达的信息是，此过程不是魔术按钮，而是另一种生产零件的方法。 当然，资格认证会增加不必要的销售周期时间。然而，确保一个组件适合特定的生产工艺是制造商多年来一直走的路线。不能因为3D打印技术具备产量较高的优势，就同样要求它具有大规模生产原则。

如果公司愿意沿着重新设计金属粘合剂喷射零件的道路前进，以确保它符合并满足消费者标准，那么您很有可能会找到一个愿意此技术买单的合作伙伴。  

△GE Additive的3系列金属粘合剂喷射3D打印机

Michael的总结
总而言之，对于希望采用这项技术的公司来说，他们必须接受零件鉴定和达到消费者标准的条件，才能取得成功并与其它传统工艺竞争。尤其是如果他们的目标是中等到更高的零件体积。

虽然金属粘结剂喷射看起来有点像魔法，但我们必须后退几步，金属粘结剂喷射公司需要理解零件的制造资格之旅将类似于传统工艺的生产过程（漫长）。

金属粘结剂喷射会有更多的步骤吗?是的，但最终的结果可能是同样的组件增加了创新和性能。在大多数情况下，金属粘结剂喷射并不一定会节省客户的生产步骤，但它会导致打印部件的交付速度快得多。

总的来说，我相信金属粘合剂喷射有一席之地，但需要考虑采用和成功的因素，就像探索任何新的或现有的制造工艺一样。