导读：2022年12月20日开展的“增材制造Binder Jetting粘结剂喷射成形技术论坛”云集了惠普、易制、三帝科技、维捷、Desktop Metal、Digital Metal等众多厂商。在此次增材制造Binder Jetting粘结剂喷射成形技术论坛上，国内外知名的几个相关厂商做了非常有深度的分享交流。来自武汉易制科技有限公司的董事长蔡道生以”提高BJ金属零件性能和精度的关键技术“为题展开了分享。目前的BJ金属零件的真实性能精度是什么？存在的技术问题是什么？易制科技又是如何解决的？让我们听一听蔡道生是如何做出解答的。
首先，蔡道生董事长表示，目前的BJ金属零件的尺寸精度综合来说在±0.1mm/100mm以内，最高可以达到±0.05mm。粗糙度在3~5um之间，最高的可达2um，但会牺牲一定的打印速度。在粗糙度方面，BJ相比于SLM（激光烧结）技术，有着很大的优势。目前，BJ零件的致密度>99%。
蔡道生董事长此次的报告主要分为三个方面：
●影响因素分析
●关键技术解析
●已集成多种新技术的新装备
一、影响因素分析
蔡道生董事长在这一部分重点介绍了BJ技术制造零件过程中精度的影响因素，包括对此采取的处理方法和手段。BJ技术的精度影响因素主要有7个方面，包括：
●机械精度
●运动控制
●数据精度
数据精度为什么会影响零件精度？因为数据一般为点阵数据，具有分辨率的说法，分辨率越高，精度越高，但同时数据处理量越大，存储空间变大。另一个方面，分辨率越高，意味着点阵越多，即墨滴越多，墨量越多。墨量高到一定程度，是不能被接受的，会严重影响打印过程。
●喷墨精度
喷墨的定位精度是BJ技术独有的精度因素。这个定位精度会受到墨滴的大小、墨滴的速度影响。墨滴越大即墨滴越重，定位精度越准，在运动过程中更易控制，但对于粉末床会有较大的冲击，会造成粗糙的表明，需要调整合适的墨滴大小和速度，减少冲击。
●墨滴渗透
墨滴渗透会直接影响粉末床边界甚至是下表面的精度，如果墨滴渗透问题做的很好，在清理过后，零件的整个表面都会很光滑，肉眼甚至分辨不出来哪个是上表面，哪个是下表面。
●收缩变形
BJ技术涉及烧结，如果收缩均匀，是很容易通过软件进行补偿的。非均匀收缩会严重影响打印精度，目前可以从粉末均匀性、密度、保型性等方面进行考虑解决这个问题。
●喷孔缺陷
喷口堵塞一直是BJ工艺中永恒的话题，这个问题一直存在。目前很多厂家一直致力于解决喷口有堵塞、斜喷的问题。
蔡道生董事长表示易制科技针对上述精度影响因素有一整套的处理方法，包括：
●在线数据处理：解决大的数据量问题，低内存占用问题。轮廓表面与实体内部方便采用不同分辨率，分区数据处理传送打印，减少存储量。
●波形控制：实现稳定喷墨并减少环境风速对墨滴运行曲线的影响，调节墨滴至合适的喷墨速度以及减少粉床冲击。
●渗透控制：零件上下作用相似的精度和粗糙度。
●新的铺粉方法：能够兼容不同形貌，粉径粉末，提高铺粉均匀性和致密度。
●容堵打印：对于喷头堵塞尽可能的容许。
零件性能的影响因素
蔡道生表示影响零件性能的因素主要有四点：
●粉末的烧结活性
●胚件的致密度：一般来说，胚体的致密度越高，收缩率越小，变形可能性越低。
●墨水残余：希望残余越小越好，即便有残余也不会产生什么影响。
●烧结炉洁净度：不同的材料选择不同的烧结炉。
对应的有一些解决措施，包括：
●高致密度铺粉方法：一定有压实机构
●低残余的墨水：墨水高温分解残余少，残余负面影响小
●细化晶粒添加剂：能够有效减缓高温烧结时晶粒的长大
●高洁净度烧结炉：炉体和发热器件挥发物质极少
二、关键技术解析
1. 打印数据处理软件（RIP）
蔡道生认为打印数据处理软件是重中之重，没有打印数据处理软件一定做不好BJ金属3D打印。打印数据处理软件就是把切片的轮廓数据转化成打印机能够接受的点阵数据。打印数据处理软件应该具备几个功能：
●分区域数据处理：以700mm*700mm尺寸为例，当分辨率为1200*1200DPI时，单色点阵数据将达到1GB多，计算机运行时将达到2GB，如此庞大的数据量会使得计算机不堪重负。分域数据处理，就是专门处理大尺寸的功能，即一边打印一边数据处理，实现”小内存处理大数据“
●在线数据处理：上述说到的”一边打印一边数据处理“需要在线功能，若是离线就不能做到了
●全映射数据处理技术：在传统的喷绘里面，通常采用插值提高分辨率，但插值无法保证点阵的物理位置精度。全数据处理技术高精度点阵数据，无损映射到喷孔实际喷射的每一个物理位置，不产生任何数据误差。
2.精细化墨量调节技术
通常需要控制墨滴的大小、形状。但对于墨滴的调节远远不够，还需要对墨量进行控制。BJ金属打印对墨量非常敏感，每层喷墨过多或过少都会影响打印质量。易制科技采用波形调节技术控制喷墨头墨滴大小，然后区分轮廓区域（精度描述）和填充区域（强度和墨量描述）进行喷点调节，实现精细化墨量调节。
3.轮廓精准还原技术：内偏轮廓算法
轮廓是有一定”宽度“的，这会影响零件尺寸，造成尺寸偏大。传统的轮廓环偏移算法对横向墨水渗透和笔宽外偏进行补偿，会因偏移算法的自身缺陷而丢失轮廓细节。内偏轮廓算法只根据轮廓矢量数据进行轮廓内部”扩宽“，不对轮廓数据产生任何影响，如下图所示。
4.自适应容堵技术
如果能把少数堵塞喷孔造成的打印缺陷分散在零件内部，而不是聚集在某一位置，零件的性能是可以容许一些喷墨缺陷存在的。容堵打印控制技术通过RIP算法调整每个喷头每次打印的数据，在打印中实现当前层与上下层喷孔的随机换位，从而有效避免因喷孔堵塞造成的局部喷墨不佳而出现断裂的情况。
5.全自动上送粉铺粉系统
●全自动上粉
●粉末高兼容性
●高致密度铺粉
●高均匀性铺粉
●集成自研”粉阀“，粉末传输关停自由
整个铺粉机构是将粉末均匀撒在整个工作面，然后压实的。
6. 高密度保型粉末
●高坯金属粉末：粉末粒度减小，烧结活性很高；同时提高松装密度，保证流动性。
●高保型金属粉末：球型粉末保型性较差。可以采用水气联合雾化粉和气雾化粉相结合的方式，使得粉末保型，同时提高粉末流动性，以利于铺粉。
7.低残余环保水性墨水
什么样的粘接剂合适呢？蔡道生表示这个问题没有什么严格的规定，但是有一定的基本要求。从生产级角度出发，需要粘接剂环保，同时在高温烧结中残余很少，对零件性能没有什么负面影响。粘结剂渗透率需要控制在一定范围。他还表示，对于不同的粉末一般使用不同的粘结剂。
三、已集成多种新技术的新装备
最后，蔡道生董事长介绍了易制科技新一代BJ打印设备M400Pro，目前还未正式发布，此款产品集成了各种技术，主要特点是自动化、密闭性。
视频链接：
|
京公网安备11010802043351