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前景与“钱”景“间”可得,解析间接金属3D打印技术与优势
时间: 2022-08-18

在业内,间接金属3D打印技术,指的是需要经过脱脂、烧结等辅助工艺的金属3D打印技术。尽管“间接打印“是为了区别于普通应用的直接打印技术,尚未形成正式术语,但在金属3D打印领域,以粘结剂喷射和材料挤出工艺为代表的间接金属3D打印技术获得了业界的关注。这两种间接金属3D打印工艺都是首先打印出金属零件生胚,然后再经过脱脂烧结过程制造成金属零件。间接3D打印与粉末床直接金属3D打印工艺的区别在于,3D打印过程中不存在高温处理,热过程被转移到了烧结步骤。


根据SmarTech发布的最新版本间接金属3D打印报告,预计到2030年,金属粘合剂喷射和挤出式间接金属打印技术将生产540亿美元(约3500亿人民币)的零件。这样的数据意味着,间接金属3D打印在那个时候将会被大批量的用在金属零件生产中。


前景与“钱”景“间”可得 ,解析间接金属3D打印技术与优势


SmarTech称“这项技术的发展速度比任何其他3D打印领域都快,甚至超过了广泛采用的金属粉末床熔融(选择性激光熔融,SLM)领域”。已经进入这个领域的公司包括ExOne/Desktop Metal、惠普等成熟的工业公司,还有3DGence等低成本的挤出式间接金属制造商。


基于材料挤出式工艺,粉末挤出打印技术(Powder Extrusion printing,PEP)采用了“3D打印+粉末冶金”相结合的形式来完成间接金属增材的制造。其间接金属3D打印挤出工艺的工作图如下:


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△3D建模和3D打印切片

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△3D打印快速形成生坯

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△生坯经脱脂炉去除粘结剂

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△经烧结形成金属制品


间接金属3D打印的技术优势


粘合剂喷射和挤出式基于烧结的间接金属3D打印系统与粉末冶金(包括金属注射成形工艺,MIM)颇有近亲的感觉,然而其制造过程中并没有使用模具。这种技术将使制造商能够显著降低其成本,从而使该技术成为铸造的替代技术。另外,区别于高昂成本的激光或电子束打印,间接金属3D打印技术更是改变了传统激光金属打印无法规模化制造的现实,让市场迫切需要的批量化制造成为可能。


1►多喷嘴3D打印整体解决方案


多喷头型材料挤出式3D打印技术可实现多喷头并行协同运行,多材料兼容,任意部位均可同时打印或者各自轮流打印多种材料,易满足产品设计和不同功能的要求,适合高效打印整体大型工件。



2►大幅降低开发与运营成本


解决市面主流直接金属3D打印设备及其材料非常昂贵难以形成销量支撑的痛点,大幅降低3D打印成本与制造开发综合成本,同时其成本对产品的复杂性不敏感,尤其在批量生产金属工件方面很有优势。


3►打印材料体系丰富且全面


间接金属3D打印技术可直接使用MIM用粉末,这种粉末的供应链比用于激光或电子束3D打印的球形金属粉末的市场广阔得多,因此其打印材料体系丰富,满足工业化生产。适用于科研教育、工业制造、航天航空、军事国防、生物医疗、汽车、膜具制造等领域复杂而轻便的金属零件。



4►打印成品质量稳定


烧结工艺更容易管理热应力,因烧结温度低于其他类型的直接3D打印工艺中所需的完全熔化温度,并且热量可以更均匀施加,稳定打印同时保持产品性能一致,打印产品性能达到粉末注射成形及锻件水平。


5►可连续生产面向大规模应用  


适于高尺寸精度、复杂形状制品的大批量生产,一体化成形,无需拼接,易实现连续生产,同时基于成熟的MIM工艺可灵活性进行批量生产,降低制造成本的同时,缩短交货时间。


小 结       


金属间接3D打印方式虽然在烧结过程中会存在零件收缩等问题,但是只要能够精确控制尺寸,这项技术在降本、增效方面依然具备优势。由于金属3D打印件一直以来因为成本高等因素,主要应用在航空航天、医疗等领域,如今随着生产效率的提升、成本的降低,在齿科、模具、汽车等领域也开始规模化应用。因此,间接金属3D打印非常值得关注与研究。


据行业权威媒体报道,目前“间接金属3D打印技术”发展至今已经形成了多种不同的技术流派,一大类是以DM、惠普、Exone、3DEO、Markforged所代表的粘结剂喷射技术,另一类是以Xjet为代表的纳米颗粒喷射技术,第三类是例如Prodways与CEA Tech LITEN开发的以树脂为间接体的金属3D打印技术,第四类例如德国GEFERTEC的熔融长丝制造技术。显然,国外间接金属3D打印市场风起云涌,各大厂家竞争赛道。然而在国内值得注意的是,“间接金属3D打印”也在崛起中熠熠生辉。


△PEP 3D打印金属制品的性能表


升华三维是国内最早从事间接金属3D打印技术开发的创业团队之一,近10年的不断积累和创新,该团队国内首创的PEP技术打破了3D打印产业发展的技术瓶颈,并将加速推进金属3D打印技术的产业化布局及应用。目前,该技术全流程已打通,可成为SLM、MIM的重要补充,升华三维将持续提升自身的研发实力,专注于从打印材料到3D打印设备的技术的升级、改进和完善,面向更广阔的市场,助力更多金属厂商抢占先机,把握商机,取得更好成绩!


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