Xjet開(kāi)發(fā)NPJ納米顆粒噴射3D打印工藝，可對(duì)陶瓷和金屬部件無(wú)差別打印

導(dǎo)讀：3D 打印領(lǐng)域快速增長(zhǎng)的商業(yè)化已經(jīng)導(dǎo)致陶瓷和金屬等特定垂直領(lǐng)域的大規(guī)模增長(zhǎng)。根據(jù)MarketsandMarkets™ 分析公司2021年發(fā)布的一份報(bào)告表明，陶瓷 3D 打印市場(chǎng)到 2025 年可能達(dá)到 3.84 億美元（https://www.marketsandmarkets.co ... rinting-ceramic.asp）。相比之下，金屬市場(chǎng)被認(rèn)為是增材制造領(lǐng)域增長(zhǎng)最快的市場(chǎng)之一，預(yù)計(jì)到 2032 年將超過(guò) 180億美元。

使用陶瓷/金屬材料進(jìn)行3D打印能夠創(chuàng)建具有卓越機(jī)械性能的復(fù)雜零件。NanoParticle Jetting™技術(shù)是增材制造領(lǐng)導(dǎo)者 XJet公司的標(biāo)志性工藝，該技術(shù)可與陶瓷和金屬兼容，為大規(guī)模制造高質(zhì)量、幾何形狀復(fù)雜的零件提供了自動(dòng)化、安全、環(huán)保的途徑。為了解有關(guān)該技術(shù)、其優(yōu)勢(shì)和 XJet 獨(dú)特方法的更多信息，3DN采訪了該公司的首席營(yíng)銷(xiāo)官蓋伊·齊默爾曼（Guy Zimmerman），具體訪談內(nèi)容如下：

3DN：你能介紹一下你自己和Xjet嗎？

我叫蓋伊·齊默爾曼。我最近作為 CMO 加入了 Xjet，因?yàn)楣�司正在為增長(zhǎng)做準(zhǔn)備。我有豐富的經(jīng)驗(yàn)，但最相關(guān)的是我在全球業(yè)務(wù)方面的背景。與此同時(shí)，Xjet 是一家 3D 打印機(jī)制造商，致力于應(yīng)對(duì)增材制造、金屬和陶瓷領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域。高質(zhì)量、隨時(shí)可用的金屬和陶瓷部件進(jìn)入制造階段，而不是進(jìn)入原型制作階段：這就是使用我們自己的專利 NanoParticle Jetting™ (NPJ) 技術(shù)的雄心壯志。

與此同時(shí)，Xjet 是一家 3D 打印機(jī)制造商，致力于應(yīng)對(duì)增材制造、金屬和陶瓷領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域。使用我們自己的專利NanoParticle Jetting™(NPJ)技術(shù)，能夠生產(chǎn)高質(zhì)量、可直接使用的金屬和陶瓷部件，而非原型設(shè)計(jì)，這就是我們的雄心壯志。

△蓋·齊默爾曼

3DN：NPJ 是如何運(yùn)作的？該技術(shù)有什么優(yōu)勢(shì)？

△NPJ技術(shù)的工作原理

NPJ技術(shù)提供干凈、自動(dòng)化的高質(zhì)量金屬和陶瓷零件制造，無(wú)需粉末、人工或后處理。促成這一突破的是 XJet 基于納米顆粒直接材料噴射的獨(dú)特增材制造工藝，該工藝使用最堅(jiān)硬的材料大規(guī)模打印高分辨率部件。在這個(gè)過(guò)程中，支撐材料和主要材料都是墨水，而不是粉末，這是增材制造的革命性做法。

讓我們更深入地了解打印過(guò)程，它主要包括：打印-清洗-燒結(jié)3個(gè)過(guò)程，基本原理是使用基于納米顆粒的可采購(gòu)材料。有了這個(gè)，我們能夠同時(shí)打印材料和支撐物，這是一種非常堅(jiān)硬但可溶的材料。一旦我們完成構(gòu)建，支撐就會(huì)通過(guò)自動(dòng)過(guò)程在水中被沖走。最后的燒結(jié)階段在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)熔爐中完成，但溫度明顯低于粉末床熔融一類的解決方案。這可實(shí)現(xiàn)最高的復(fù)雜性、準(zhǔn)確性和水平表面。它還消除了與設(shè)計(jì)相關(guān)的約束。該技術(shù)以及薄納米顆粒層和可溶性支撐物的使用使得能夠創(chuàng)建復(fù)雜、精確的幾何形狀，包括內(nèi)部組件。

△Xjet有能力做出一系列優(yōu)秀的解決方案

結(jié)果是直接從流程中獲得高質(zhì)量、高精度的零件。打印部件不需要任何額外的處理或機(jī)加工。就像XJet 的口號(hào)一樣，您需要做的就是打印、清洗和燒結(jié)。

納米粒子帶來(lái)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)與打印非常薄的層的能力有關(guān)。密度水平明顯高于其他增材技術(shù)，達(dá)到最高水平的材料純度、密度和表面光滑度。這顯著提高了部件的性能并降低了燒結(jié)效應(yīng)。

如您所知，燒結(jié)過(guò)程將顆粒變成實(shí)際材料，這通常會(huì)導(dǎo)致顯著收縮。借助 XJet 的技術(shù)，該過(guò)程在低于 200 攝氏度的溫度下完成，從而節(jié)省時(shí)間、提高密度并降低各向同性和整體收縮率。收縮沿x、y 和 z 軸保持不變，導(dǎo)致最終零件沒(méi)有變形。這種專有的突破性技術(shù)被封裝在一個(gè)高產(chǎn)量的制造系統(tǒng)中。它是一種數(shù)字化、自動(dòng)化的過(guò)程，而不是導(dǎo)致零件質(zhì)量較低的手動(dòng)、不安全、污染的過(guò)程。

3DN：Xjet的解決方案有哪些應(yīng)用？

我們與市場(chǎng)領(lǐng)先的客戶一起瞄準(zhǔn)所有三個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的特定垂直和應(yīng)用：工業(yè)、醫(yī)療和消費(fèi)品。

談到陶瓷，主要是氧化鋁和氧化鋯，它們具有非常高的耐熱性、耐腐蝕性和電氣隔離性，我們?yōu)檫@個(gè)市場(chǎng)帶來(lái)的設(shè)計(jì)自由為工業(yè)應(yīng)用開(kāi)創(chuàng)了新的機(jī)會(huì)（如半導(dǎo)體制造設(shè)備零件、熱交換器和電力連接器、吸波天線和電氣板零件）。

△Xjet參加了 Formnext 2022

牙科植入物和牙冠是我們正在進(jìn)入的另一個(gè)明顯的垂直市場(chǎng)，這是當(dāng)今不斷增長(zhǎng)的醫(yī)療市場(chǎng)之一。在消費(fèi)品方面，我們專注于高價(jià)值的可穿戴設(shè)備，如高端耳塞（這是一個(gè)有趣的應(yīng)用，因?yàn)榇蛴〔考�非常小，不�?dǎo)電，并且經(jīng)過(guò)定制以提供頂級(jí)聲學(xué)質(zhì)量）和奢侈手表。

我們甚至在我們的高性能 Carmel1400 系統(tǒng)中制造了幾個(gè)陶瓷部件，所以基本上我們用自己的機(jī)器打印自己的部件。對(duì)金屬材料的進(jìn)行NPJ制造事實(shí)上是市場(chǎng)上的一種較新的技術(shù)，它能取代傳統(tǒng)的 MIM（金屬注射成型）用于小批量和高種類零件，如手術(shù)設(shè)備、液壓系統(tǒng)零件等。

我們支持一系列需要大量零件的獨(dú)特應(yīng)用，取代了多項(xiàng)傳統(tǒng)技術(shù)。其中包括 MIM（金屬注射成型）、CNC 和熔模鑄造，這是一種小型零件的核心成形技術(shù)，當(dāng)零件產(chǎn)量低于 20,000 時(shí)，它就會(huì)陷入困境，這使我們的技術(shù)成為更經(jīng)濟(jì)的選擇。

3DN：Xjet 為什么決定推出金屬解決方案？

在我們與市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者和陶瓷技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者建立陶瓷技術(shù)之后，我們最終完成了產(chǎn)品組合中金屬部分的開(kāi)發(fā)，采用兩種領(lǐng)先的不銹鋼材料。金屬是一個(gè)更大和多樣化的市場(chǎng)。開(kāi)發(fā)金屬解決方案更具挑戰(zhàn)性，但我們已經(jīng)達(dá)到了前所未有的性能水平，甚至優(yōu)于陶瓷。2022 年初，我們?cè)诮?jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的評(píng)估過(guò)程后將其推向市場(chǎng)。

它現(xiàn)已上市，我們?cè)贔ormnext 2022上展示了它，并獲得了該技術(shù)領(lǐng)先的測(cè)試版用戶的推薦。參觀者了解了這種金屬解決方案如何與多種基于粉末的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，作為一種自動(dòng)化、清潔的金屬工藝，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，可用于多個(gè)領(lǐng)域。

△Xjet打印金屬材料的設(shè)備

金屬NPJ技術(shù)提供了幾個(gè)好處。首先，我們能夠開(kāi)發(fā)出可與金屬一起使用的可溶性支撐材料，這對(duì)許多用戶來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)。另一個(gè)是零件的高質(zhì)量表面水平，無(wú)需任何額外工藝即可直接從機(jī)器中取出。第三個(gè)好處是可以精確地生產(chǎn)高度復(fù)雜的零件，這對(duì)許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)都是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)。

為了說(shuō)明這一點(diǎn)，我們可以用不銹鋼作為一個(gè)整體來(lái)打印高級(jí)手表的腕帶。它可能需要一點(diǎn)點(diǎn)拋光，但僅此而已。我們能夠打印得如此精確，以至于我們可以在零件內(nèi)部打印腕帶軸承，無(wú)需組裝。NJP 使用戶能夠打印極其精確、高性能的金屬部件，這要?dú)w功于噴射相對(duì)于粉末的獨(dú)特能力。我們專注于希望在各種面向消費(fèi)者的垂直行業(yè)中創(chuàng)建高性能、精確零件的用戶。

3DN：您引以為豪的另一個(gè)方面是流程的可持續(xù)性。它到底有多環(huán)保？

首先，它是安全的。這些材料是安全的，它們裝在密閉的瓶子里，沒(méi)有有毒顆�；蛴坞x粉末。對(duì)于操作它的人來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)安全的過(guò)程，而對(duì)于許多增材制造和傳統(tǒng)過(guò)程而言，情況并非如此。此外，它使用的材料量恰好是零件所需的。它不會(huì)在真正的增材制造過(guò)程中浪費(fèi)任何東西。

我們的支撐材料可溶于水，可以安全排出。它含有一些礦物質(zhì)，但非常安全，在某些地方可以作為飲用水使用。這對(duì)人類和環(huán)境都更安全，因?yàn)樗鼛缀跸�除了廢物處理問(wèn)題。

最后但同樣重要的是，與許多其他工藝相比，我們的燒結(jié)也更加環(huán)保。它通常是該過(guò)程中最耗能的部分，但由于我們?cè)谙鄬?duì)較低的溫度下進(jìn)行較短的時(shí)間，因此我們節(jié)省了大量能源。這些關(guān)鍵因素使 NJP 成為金屬和陶瓷領(lǐng)域最環(huán)保的工藝之一。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，NPJ 技術(shù)具有三個(gè)主要優(yōu)勢(shì)。墨水中的納米顆粒使其更安全、更準(zhǔn)確，達(dá)到更高的密度。第二個(gè)好處植根于構(gòu)建過(guò)程，打印最薄的層以實(shí)現(xiàn)無(wú)與倫比的無(wú)限復(fù)雜性和真正的功能設(shè)計(jì)。第三個(gè)是環(huán)保因素：我們的零件可以用水清洗，不會(huì)留下任何殘留物。

該過(guò)程本身僅包含三個(gè)步驟：打印、清洗和燒結(jié)。展望未來(lái)，我們相信該技術(shù)將成為陶瓷和金屬、工業(yè)、高質(zhì)量、復(fù)雜零件制造數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要組成部分。您可以在XJet的網(wǎng)站上（https://www.xjet3d.com/）了解有關(guān)的更多信息。