導讀：粘合劑噴射3D打印技術，未來有可能實現4米甚至8米的大幅面製造工藝，而且是"one pass"（一次通過） 超高速模式，可以大規模工業化生產,支持砂型石膏、水泥、陶瓷或者金屬等材料。
南極熊瞭解到，2021年到2022年，粘合劑噴射金屬3D打印技術將更加成熟和完善，憑藉極高的打印速度、極低的材料成本，有望真正進入大規模生產階段，可能比歷史相對較長的SLM 金屬3D打印技術有著更大規模的工業應用。目前已經出現Exone、Digital Metal、XJet等純3D打印企業涉足此類技術。其中特別引人關注的是通用GE和惠普HP兩大工業巨頭，基於粘合劑噴射的金屬3D打印技術產品將推向市場，在汽車等產業領域已經有著很具成本質量誘惑力的應用嘗試。
惠普粘合劑噴射金屬3D打印
△HP的粘合劑噴射金屬3D打印機HP Metal Jet Printing technology
△惠普的金屬3D打印零件
據南極熊瞭解，HP的粘合劑噴射金屬3D打印機設備打印尺寸為430 x 320 x 200毫米（16.9 x 12.6 x 7.9英寸），使用粘合劑噴射工藝，可生產大量零件和大型零件
•生產力提高50倍
•打印精度可以達到1200 x 1200 dpi
•材料的高可重複使用性可以降低材料成本和浪費，但不會影響零件質量。
•燒結後的密度> 93％，類似於MIM
大眾汽車集團選擇HP Metal Jet作為其增材製造工業化戰略的基礎。大眾和惠普正攜手沿著在設計與生產進行強強合作，還與第三方應用廠商GKN Powder Metallurgy展開密切合作，2019年在短短數週內生產出了10,000多個高品質零部件，很好支持全新ID.3電動汽車的發佈會。
GE Additive 的Binder Jet粘合劑噴射金屬3D打印
△GE Additive 的Binder Jet粘合劑噴射金屬3D打印機H2
GE Additive正在大力氣開發金屬3D打印汽車應用的方案——新的粘合劑噴射解決方案Binder Jet，將滿足整個汽車行業的製造需求：“他們需要速度，需要大批量生產，這就是我們認為新型粘合劑噴射解決方案將在汽車領域發揮重要作用的地方。我們已經在這方面有了一些良好的合作伙伴，正在合作開發這項技術。”
△Wabtec使用GE Binder Jet粘合劑噴射金屬3D打印機H2製造的活頁夾零件
鐵路和運輸行業製造商Wabtec，已經購買了粘合劑噴射金屬3D打印機H2。《財富》 500強制造商康明斯Cummins也購買了H2，用於批量生產零件。
GE的Binder Jet系統採用與其他粘合劑和燒結工藝相同的三大步驟。先由金屬粉末和粘合劑結合打印成初步的零件，然後脫脂並燒結，接著得到固體金屬零件。藉助GE旗下AP＆C金屬3D打印材料業務的專業知識和GeonX的軟件功能，完善從文件到成品的端到端工藝流程至關重要。例如零件脫脂燒結後的收縮變形補償問題，粉末、粘結劑對零件材料性能和強度的影響問題，解決難道非常大，需要大量的技術投入。
△GE Additive的Jake Brunsberg和Josh Mook
航空航天和醫療行業是當今金屬增材製造的主要用戶，因為在其他行業中規模化生產經濟可行零件的機會比較少。Binder Jet技術的投入成本與生產率之比，以及顯著降低的原材料成本，正在逐漸改變這個現狀，使其能夠在最大的製造領域（汽車）迎頭趕上傳統的製造技術。 這將大大改變汽車製造業。在汽車行業批量生產中，啟用增材製造設計可以釋放出在發動機效率、電氣化和減少氮氧化合物方面創造新穎解決方案的能力。在解決傳統重大問題的同時，3D打印技術可以減少庫存並改變老舊的供應鏈。
GE計劃首先應用到試驗生產線，然後發展為完整的工業化工廠解決方案，並預計於2021年初投入市場。
中國的粘合劑噴射金屬3D打印技術
但是，粘合劑噴射金屬3D打印技術在中國國內相對起步較晚，只有武漢易制、北京隆源等少數幾家公司在做粘合劑噴射金屬3D打印技術的相關產品。
武漢易制科技微滴噴射金屬3D打印
武漢易制科技有限公司專注於3DP(粘結劑噴射3D打印)技術的研發應用，掌握了全面的3DP3D打印工藝，目前主要產品有粘結劑噴射金屬3D打印機、鑄造用砂型3D打印機和全綵色3D打印機。從2013年開始，團隊專注於3DP打印工藝的研發和推廣，致力於發展3D打印的批量化製造應用。
△微滴噴射金屬3D打印機
△打印的樣品
技術優勢
1）最多可組合八個噴頭，物理分辨率600DPI，可定製高達1200DPI分辨率的噴印系統。
2）採用“ONE PASS”打印技術技術，最高打印速度可達10秒/層。
3）結合自主研發的樹脂材料，不需要專門的脫脂過程，一次燒結可達98%緻密度。
4）可支持鐵、不鏽鋼、模具鋼、銅、鈦合金等多種金屬材料。
隆源高速金屬噴墨3D打印
△高速金屬噴墨3D打印機AFS-PM380——高速金屬打印利器
北京隆源的AFS-PM380採用金屬3DP工藝路線，即先噴墨粘接成型、再脫脂燒結。這種工藝替代了粉末冶金中的模壓或注射，有助於粉末冶金行業的新品開發。針對金屬粉末的3DP技術成形過程如下：採用陣列式噴頭，把三維CAD模型切片得到一系列二維數據，根據每層的二維圖形，在金屬粉末中選擇性噴射粘結劑來固化成形，多層疊加製作完成整個零件。
3DP成型工藝完成後，再通過粉末冶金行業常規的脫脂、燒結爐完成後段工藝，以得到和標準化粉末冶金材料性能相當的金屬零件。
據南極熊瞭解，北京隆源成型的這款設備，打印速度為2.0-2.5升/小時，使用自主開發的開放式控制系統、自主研發的粘接材料配方（實驗級），目前主要面向高校和研發機構提供開放式的實驗級設備，共同加快粘接材料體系開發，並儘快將本項技術推向產業化。
總結
“事實上，類似的UV噴印噴射技術，在瓷磚噴繪、紡織領域已經有大規模的工業化生產應用，幾乎都是one pass高速打印模式，同時也是打印出具有一定厚度的材料，已經成熟到不得了，只需要把噴墨系統嫁接到3D打印機上，也就是加一個Z軸就可以，難度不算太高，重點是膠水、材料、軟件算法，還有收縮變形控制等問題。”有噴射打印領域資深人士告訴南極熊。
△大幅面UV打印機，支持瓷磚、玻璃、金屬板、陶瓷、木板等平面上的3D浮雕打印
△UV 立體打印的3D浮雕
“粘合劑噴射技術，應用到3D打印領域，以後肯定會出現4米甚至8米的超大型3D打印機，使用幾百個甚至更多的噴頭，支持使用砂型石膏、水泥、陶瓷或者金屬等材料，都可以實現增材製造，完全滿足大規模工業化生產要求。”
作為一個新興的金屬3D打印技術賽道，粘合劑噴射已經逐漸顯露出其強大的規模化生產應用潛力。南極熊希望國內的的汽車等製造業用戶，可以多關注它給整個產品設計、性能優化、供應鏈變革等方面的優勢，大膽創新，創造出更好的應用、生產出更好的產品。
