粘合剂喷射与熔丝制造(FFF) 金属3D打印的异同

根据 SmarTech 分析报告“ Bound Metal & Metal Binder Jetting AM 2022 ”(下载地址：https://www.smartechanalysis.com ... manufacturing-2022/)，到2030年，金属粘合剂喷射和金属熔丝制造技术将生产价值540亿美元的零件。增材制造 (AM) 市场研究公司认为金属熔丝制造是行业中增长最快的部分。虽然将它们归类在一起，但金属粘合剂喷射和结合金属挤压（也称为金属熔丝制造 (FFF)）是两种截然不同的技术，各有优缺点和应用。



相似之处：什么是金属粘合剂喷射（MBJ）和金属熔丝制造(FFF)？
金属粘合剂喷射是将粘合剂沉积到金属粉末床上以逐层制造零件，而金属FFF则是先将金属粉末和聚合物结合在一起，然后熔化并从加热的打印头中挤出。在这两种情况下，打印机生产的生坯都必须进行脱脂处理，去除粘合剂，然后在熔炉中烧结，将金属颗粒熔合在一起形成致密的最终物体。

差异：金属粘合剂喷射（MBJ）和金属熔丝制造(FFF)的区别？
粘合剂喷射和金属挤压之间存在许多差异，其中关键在于成本和可及性。一台粘合剂喷射机的成本可能超过 100 万美元，而金属FFF的桌面级3D打印机十分便宜，其运行成本低至150美元左右。


△用 Ultrafuse® 金属丝打印的部件。

此外，金属FFF可以在"普通环境“中进行，包括通风良好的办公室和教室，因为金属挤压不需要很大的空间，并且不用腐蚀性粉末。使用金属粘合剂喷射需要使用通风设备和洁净室，金属可能具有潜在的爆炸性。总而言之，金属粘合剂喷射因此需要额外的基础设施，包括除粉系统，而金属 FFF 则不需要这些基础设施。

脱脂站和熔炉一般来说具有一定的危险系数，大多数用户也没有正确使用该设备的经验。出于这个原因，金属 FFF 材料供应商，如用于 3D 打印材料和解决方案的巴斯夫3D打印解决方案品牌 Forward AM，推广第三方服务以执行专业的脱脂和烧结。Forward AM可以通过脱脂和烧结订单管理门户进行订购。

金属 FFF 的材料类型处于上涨的趋势。截至目前，Forward AM 提供Ultrafuse® 316L和Ultrafuse® 17-4 PH，前者是一种不锈钢复合材料。是工具、夹具和夹具、功能原型和小批量生产的理想选择。后者不锈钢具有高硬度和机械强度，以及良好的耐腐蚀性。

金属 FFF 优于粘合剂喷射的其他优势
除了可访问性之外，金属 FFF 与金属粘合剂喷射相比具有许多优势。例如，虽然粘合剂喷射可用于生产大批量部件，但素坯强度不高，限制着尺寸、壁厚和后处理等多方面。对于 Ultrafuse® 金属 FFF，建议素坯的壁厚不小于1mm。


△显示烧结前后 Ultrafuse® 支撑层材料的图像。

对于金属挤压，可以对绿色零件进行抛光、研磨、铣削、钻孔和运输，薄壁和悬挑结构也能够实现。双挤压的使用开辟了使用特殊支撑材料Ultrafuse® 支撑层进行 3D 打印的可能性，该支撑层在支撑和组件之间形成屏障，以便支撑随后可以从部件上分离，而不会造成任何机械冲击。相比之下，粘合剂喷射需要更大的厚壁，这样它们就不会在压力下坍塌，除非单独打印，否则几乎不可能形成支撑。

金属挤压市场
目前，金属丝制造商很少，中国化工排名第一，巴斯夫排名第二，这家德国巨头生产一种名为 Catamold 的金属注射成型 (MIM) 材料，这种材料已在制造业中使用了大约 30 年。

就目前而言，金属 FFF 是进入金属 3D 打印领域成本最低的方式，是探索各种增材制造可能性的理想切入点。从金属挤压开始，逐步可以转向更昂贵的技术或扩大自己对金属FFF的使用范围。虽然市场围绕金属粘合剂喷射进行了大量宣传，特别是作为大型制造商大规模生产 3D 打印部件的解决方案，但金属挤压也有其自身的优势，可以实现大批量生产。

SmarTech Analysis 在其“ Bound Metal & Metal Binder Jetting AM 2022 ”报告中预测，到 2030 年，金属 FFF 的硬件销售额将超过 10 亿美元。这可能包括用于内部金属零件原型制作的机器、spart 零件、小型服务机构等。