RICOH理光將在Formnext推出新的Binder Jet Metal 3D打印機(jī)

南極熊獲悉，2021年11月，Ricoh低調(diào)地推出了一款新的Binder Jet Metal 3D打印機(jī)，采用工業(yè)噴墨打印頭技術(shù)。新機(jī)器將在即將舉行的Formnext展會(huì)上正式亮相，Ricoh有望利用金屬粘合劑噴射技術(shù)高速生產(chǎn)零件。

Ricoh是3D Systems在英國(guó)的主要分銷商之一，并在英國(guó)擁有一個(gè)大型增材制造中心。2015年，它憑借大幅面SLS系統(tǒng)進(jìn)入市場(chǎng)，并承諾能夠熟練地制造丙烯部件。這家公司的增材制造業(yè)務(wù)最初是通過(guò)與材料供應(yīng)商BASF和Solvay的合作關(guān)系發(fā)展的。2021年4月，Ricoh 3D與美國(guó)的Impossible Objects合作，將連續(xù)纖維復(fù)合材料技術(shù) (CBAM) 帶到歐洲。

△新的Binder Jet Metal 3D打印機(jī)

目前，Ricoh通過(guò)在美國(guó)、英國(guó)和歐洲的子公司提供全方位端到端的3D打印服務(wù)，利用專業(yè)知識(shí)和即時(shí)報(bào)價(jià)3D打印技術(shù)，滿足用戶對(duì)于增材制造的需求。這家公司的服務(wù)范圍從減少工具成本、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間到實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制，使整個(gè)生產(chǎn)流程更具盈利性、生產(chǎn)力、可持續(xù)性和安全性。盡管可以利用全球支持網(wǎng)絡(luò)，但迄今為止，RICOH的增材制造業(yè)務(wù)似乎尚未完全成為公司穩(wěn)定可靠的收入來(lái)源。隨著新的金屬3D打印機(jī)的推出，RICOH似乎正在加速實(shí)現(xiàn)這一計(jì)劃。

可進(jìn)行鋁部件生產(chǎn)的粘合劑噴射工藝

盡管目前Ricoh尚未明確技術(shù)步驟，但新型機(jī)器已經(jīng)確認(rèn)使用了粘合劑噴射工藝。這種技術(shù)利用噴墨打印頭將液體粘合劑沉積到金屬粉末薄層，逐層形成打印部件的形狀。相比于其他制造方式，粘合劑噴射速度更快，能夠顯著提高生產(chǎn)率并降低成本。

△Ricoh粘合劑噴射工藝

另外，在2020年12月，有消息表明日本神奈川縣Ricoh Company Ltd的一組研究人員開(kāi)發(fā)了一種獨(dú)特的粘合劑材料，當(dāng)與恰當(dāng)?shù)拿撝�和燒結(jié)階段結(jié)合使用時(shí)，有可能在粘合劑噴射中使用鋁粉進(jìn)行增材制造。這則消息還表明，使用Ricoh開(kāi)發(fā)的液體浸漬技術(shù)去除多余粉末可以在工藝過(guò)程中形成復(fù)雜的內(nèi)部通道，這是傳統(tǒng)工藝無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

△Ricoh粘合劑噴射過(guò)程

為了開(kāi)發(fā)這種新的粘合劑系統(tǒng)，團(tuán)隊(duì)使用了平均粒徑為35 μm的AlSi合金粉末，并涂有所謂的樹(shù)脂。Ricoh解釋說(shuō)，樹(shù)脂涂層的主要目的是通過(guò)與粘合劑液體的相互作用實(shí)現(xiàn)粘合，并降低爆炸風(fēng)險(xiǎn)。這種粘合劑液體包含有機(jī)溶劑和添加劑，確保能夠與樹(shù)脂包覆粉末顆粒發(fā)生交聯(lián)。

△包含內(nèi)部通道的Binder jet樣品部件（由Ricoh提供）

Ricoh使用內(nèi)部開(kāi)發(fā)的原型粘合劑噴射機(jī)，以300 x 300 dpi的粘合劑液滴分辨率創(chuàng)建84 μm的粉末層厚度。據(jù)說(shuō)所得生坯由于交聯(lián)而對(duì)特定溶劑具有耐受性。因此，將零件浸入溶劑中一段時(shí)間​​后，可以有效去除多余的粉末，尤其是從小的內(nèi)部通道中去除多余的粉末。在溶劑干燥階段之后，部件被進(jìn)行液相燒結(jié)操作。需要大約20%到30%的目標(biāo)液相量，部件將保持在適合洗脫液相量溫度的2到5小時(shí)之間。

△對(duì)所得燒結(jié)體進(jìn)行機(jī)械加工的拉伸試驗(yàn)片

研究人員報(bào)告說(shuō)，對(duì)所得的燒結(jié)件進(jìn)行了拉伸強(qiáng)度測(cè)試、熱導(dǎo)率測(cè)試、橫截面結(jié)構(gòu)觀察和X射線CT觀察。據(jù)報(bào)道，測(cè)試樣品的拉伸強(qiáng)度和拉伸值為100 MPa，相當(dāng)于典型純鋁材料的拉伸強(qiáng)度和拉伸值。使用氙閃分析儀，熱導(dǎo)率確定為188 W/mK，相當(dāng)于AlSi壓鑄產(chǎn)品。

△燒結(jié)樣品的X射線CT，約15 x 15毫米

燒結(jié)塊的X射線CT圖像，每邊約15毫米，樣品相對(duì)密度達(dá)到98.4%，證實(shí)燒結(jié)完成，沒(méi)有大孔。微觀結(jié)構(gòu)觀察結(jié)果發(fā)現(xiàn)晶粒尺寸約為50 μm，相當(dāng)于典型的鑄造結(jié)構(gòu)。

△晶粒尺寸約為50μm，相當(dāng)于典型的鑄件

粉末涂料樹(shù)脂用量與最小點(diǎn)火能之間的關(guān)系表明當(dāng)樹(shù)脂用量超過(guò)2 wt%時(shí)，最小點(diǎn)火能增加。與未涂覆粉末相比，涂層粉末大大穩(wěn)定。研究人員表示，樹(shù)脂涂層似乎抑制了粒子之間爆炸能量的傳遞。

△樹(shù)脂涂布量/最低著火溫度

測(cè)試還證實(shí)了這項(xiàng)工藝可以形成直徑為2毫米的90毫米長(zhǎng)內(nèi)部通道。Ricoh表示，它現(xiàn)在正在致力于創(chuàng)建具有更大構(gòu)建室和更薄內(nèi)部通道的原型，并且團(tuán)隊(duì)還在努力擴(kuò)大這種方法可以使用的合金范圍。

參考閱讀：

1. RICOH to launch new Binder Jet Metal 3D printer atFormnext
2. RICOH Binder Jet Metal 3D Printer
3. Formnext 2021
4. Ricoh develops Binder Jetting process for aluminium partproduction
5. 高性能、低成本復(fù)合材料3D打印技術(shù)CBAM引入歐洲！Ricoh 3D與Impossible Objects合作