【詳解】3D打印技術(shù)和MIM技術(shù)分析對(duì)比

金屬粉末冶金注射成形（l injection Molding ,簡(jiǎn)稱“MIM”）是傳統(tǒng)粉末冶金工藝與現(xiàn)代塑料注射成形技術(shù)相結(jié)合而形成的一門新型近凈型成形技術(shù)。MIM技術(shù)在制備幾何形狀復(fù)雜、組織結(jié)構(gòu)均勻、性能優(yōu)異的近凈形零部件方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。MIM技術(shù)在加工體積很小、形狀復(fù)雜而對(duì)材料要求很高的各中異型部件方面有優(yōu)勢(shì)，也適合于制作高精度微創(chuàng)醫(yī)療器械關(guān)鍵部件。也可以制作不同材料的精密結(jié)構(gòu)件，如陶瓷、鋁合金、不銹鋼、鈦及鎳鈦合金等。

金屬粉末注射成型適合大批量制造，產(chǎn)品制造成本低；3D打印適合運(yùn)用于航天，醫(yī)療等個(gè)性化定制小批量制造需求，但如果把3D打印技術(shù)和金屬粉末注射成型工藝結(jié)合起來(lái)，會(huì)有更好的經(jīng)濟(jì)效益。

MIM釋義及前景
先解釋一下MIM，即“金屬粉末注射成型”，是第五代金屬成型技術(shù)，在手機(jī)、汽車 和醫(yī)療等領(lǐng)域迅猛的發(fā)展。所謂MIM，簡(jiǎn)單理解，就是把金屬零件設(shè)計(jì)的像塑膠注射零件一樣；利用塑膠注射快速?gòu)?fù)制的優(yōu)點(diǎn)，將金屬零件注射成形，然后經(jīng)過(guò)熱制程作成金屬實(shí)體零件。再形象的講就是，金屬粉末在塑料 的幫助下注塑成型，故又稱為“聚砂成金”！

其具有精度高、組織均勻、性能優(yōu)異、批量化程度高等特點(diǎn)，為國(guó)際粉末冶金領(lǐng)域發(fā)展迅速、富有前景的一種新型“近凈成形”技術(shù)，在國(guó)際上被譽(yù)為“當(dāng)今最熱門的零部件成形技術(shù)”。

目前在亞洲市場(chǎng)主要用于電子產(chǎn)品行業(yè)，在北美市場(chǎng)主要用于醫(yī)療器械 等領(lǐng)域，在歐洲則更加偏重于汽車與消費(fèi) 品行業(yè)。我國(guó) MINI 市場(chǎng)從2000年開(kāi)始逐步增長(zhǎng)，2011年突破10億大關(guān)，到2016年市場(chǎng)規(guī)模已近60億，在全球市場(chǎng)占比為25%，預(yù)計(jì)到 2018 年將突破 70 億元。

簡(jiǎn)而言之，MIM就是一種最新的技術(shù)，精度高，經(jīng)濟(jì)性和成長(zhǎng)性好。不能算是智能制造 ，但卻是實(shí)實(shí)在在的精密制造。中國(guó)現(xiàn)在不缺智能制造，缺精密制造啊。制造火箭、高鐵 、芯片 ，卻造不出圓珠筆芯和高級(jí)鉆頭。請(qǐng)記住，制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家的脊梁！但是由于MIM工藝過(guò)程中粉末/粘結(jié)劑塑化體經(jīng)歷多次物理和化學(xué)狀態(tài)變化，在不同階段易引入不同缺陷，所以MIM技術(shù)目前在對(duì)缺陷敏感、力學(xué)性能要求高的材料體系及產(chǎn)品中應(yīng)用得較少。      

但在市場(chǎng)上所需求的各種零部件產(chǎn)品尺寸范圍一般都大于10mm，最小厚度多在10～30mm之間。若MIM產(chǎn)品能達(dá)到30mm尺寸范圍，則MIM應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒌玫綐O大的拓寬，尤其是在槍械、汽車、精密機(jī)械等領(lǐng)域，像沖鋒槍、機(jī)槍、火炮、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)械臂零件等。金屬注射成形技術(shù)的±0.3%～0.5%尺寸精度，雖然優(yōu)于精密鑄造產(chǎn)品，但落后于粉末冶金壓制/燒結(jié)的機(jī)加工。如果能將尺寸提高到±0.1%～0.05%，達(dá)到傳統(tǒng)粉末冶金壓制/燒結(jié)工藝的尺寸精度，并接近機(jī)加工產(chǎn)品的水平，同樣將大大拓展MIM技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和生命力。

技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域
1.計(jì)算機(jī)及其輔助設(shè)施：如打印機(jī)零件、磁芯、撞針軸銷、驅(qū)動(dòng)零件；
2.工具：如鉆頭、刀頭、噴嘴、槍鉆、螺旋銑刀、沖頭、套筒、扳手、電工工具，手工具等；
3.家用器具：如表殼、表鏈、電動(dòng)牙刷、剪刀、風(fēng)扇、高爾夫球頭、珠寶鏈環(huán)、圓珠筆卡箍、刃具刀頭等零部件；
4.醫(yī)療機(jī)械用零件：如牙矯形架、剪刀、鑷子；
5.軍用零件：導(dǎo)彈尾翼、搶支零件、彈頭、藥型罩、引信用零件；
6.電器用零件：電子封裝，微型馬達(dá)、電子零件、傳感器件；
7.機(jī)械用零件：如松棉機(jī)、紡織機(jī)、卷邊機(jī)、辦公機(jī)械等；
8.汽車船舶用零件：如離合器內(nèi)環(huán)、拔叉套、分配器套、汽門導(dǎo)管、同步轂、安全氣囊件等。

國(guó)內(nèi)現(xiàn)有MIM生產(chǎn)企業(yè)100多家，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)：主要分布在長(zhǎng)三角（32）、珠三角（38）、山東（16）、京津地區(qū)（12）臺(tái)灣（45）。
MIM生產(chǎn)企業(yè)按照綜合實(shí)力分為大型、中型、小型、微型四類：
大型企業(yè)有上海富馳、常州精研、杭州安費(fèi)諾、安泰科技、昶聯(lián)金屬等，生產(chǎn)規(guī)模大，年產(chǎn)值高（數(shù)億元），技術(shù)實(shí)力強(qiáng)，管理團(tuán)隊(duì)優(yōu)秀；
中型企業(yè)有北京嘉潤(rùn)、英捷高科、上海磐宇、深圳圣飛斯、東莞晟銘、深圳星迪等，具有較強(qiáng)生產(chǎn)能力和新產(chǎn)品研發(fā)能力，分析檢測(cè)手段齊全；
小型企業(yè)，數(shù)量較多，一般擁有兩條或多條生產(chǎn)線，新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力一般，年產(chǎn)值200萬(wàn)以上；
微型企業(yè)，兩臺(tái)注塑機(jī)+一臺(tái)燒結(jié)爐，新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力很差，年產(chǎn)值200萬(wàn)元以下。

科研單位
國(guó)內(nèi)MIM科研單位有大批技術(shù)人員從事科研工作，每年承擔(dān)大量的科研題目，每年都有大量的科研成果。但是這些科研題目多數(shù)是追蹤跟隨國(guó)際MIM發(fā)展前沿，與國(guó)內(nèi)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)實(shí)際相距較遠(yuǎn)，近幾年很少有MIM科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)應(yīng)用。

主要科研單位有：安泰科技、北京科技大學(xué)、中南大學(xué)、廣州有色院、北京有色院、南方科技大學(xué)等。

制品生產(chǎn)能力與國(guó)外相比差距不大，雖然我們的原材料不夠穩(wěn)定，裝備比較落后，但是我們生產(chǎn)的產(chǎn)品無(wú)論是外觀還是性能與美歐相比差距不大。因此國(guó)際知名大公司紛紛轉(zhuǎn)向中國(guó)采購(gòu)MIM零件。品牌手機(jī)蘋果對(duì)中國(guó)MIM零件生產(chǎn)予以認(rèn)同，現(xiàn)在蘋果公司MIM零件大部分是由中國(guó)制造的。另外中國(guó)MIM行業(yè)不斷地大膽創(chuàng)新，國(guó)外MIM單重產(chǎn)品一般局限于50克以內(nèi)，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品單重可以做到2700克。這個(gè)突破是國(guó)外同行望塵莫及的。

可以預(yù)見(jiàn)，隨著人們對(duì)金屬注射成形的進(jìn)一步研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，MIM技術(shù)將在不遠(yuǎn)的將來(lái)真正發(fā)展為一種可以與機(jī)加工、精密鑄造、壓制/燒結(jié)工藝平行發(fā)展的一種具有吸引力的近凈成形制備技術(shù)，會(huì)被越來(lái)越多的零件設(shè)計(jì)人員所了解和接受，滿足國(guó)家通訊、機(jī)械、汽車、兵器、醫(yī)療、航空航天等行業(yè)領(lǐng)域?qū)Ω咝阅墚愋侮P(guān)鍵精密零部件的需求，將我國(guó)的零部件加工制造業(yè)提高到一個(gè)嶄新的水平。

3D打印不足我們這里只提比較典型的三個(gè)缺陷吧。
1，生產(chǎn)模式的效率問(wèn)題。
單體的一體化成型的效率，肯定是比不上“行業(yè)內(nèi)分級(jí)零件加工+組裝”的效率的，因?yàn)楹笳呤窃谡{(diào)動(dòng)整個(gè)制造業(yè)體系的產(chǎn)能，半成品加工和分級(jí)加工可以把工序效率做到幾乎最高，相當(dāng)于整個(gè)業(yè)界就形成了一個(gè)流水線。而單體的一體化成型，工作流程是完全固定的，無(wú)法形成此類產(chǎn)業(yè)效應(yīng)，且目前的3D打印機(jī)體無(wú)法承受長(zhǎng)時(shí)間，高強(qiáng)度的負(fù)荷。且單體機(jī)做生產(chǎn)，維護(hù)費(fèi)用和難度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出傳統(tǒng)工藝把產(chǎn)業(yè)鏈平攤開(kāi)的做法。

2，材料問(wèn)題。
首先是材料應(yīng)用導(dǎo)致的工藝問(wèn)題。
因?yàn)樾枰�預(yù)先制成專用的金屬粉末；打印出的金屬制品致密度低，最高能達(dá)到鑄造件致密度的98%，某些情況下低于鍛造件的力學(xué)性能，當(dāng)然在某些構(gòu)件，比如大型鈦合金構(gòu)件上（比如比較熱的航空行業(yè)），是完全能夠滿足力學(xué)性能的，但總體狀況，值得商榷；某些打印制品表面質(zhì)量差，精度2-10μm，需要打磨拋光機(jī)加工等后處理；3D打印具有復(fù)雜曲面的零部件時(shí)，支撐材料難以去除。

其次，材料的適用范圍的問(wèn)題。

目前，工業(yè)領(lǐng)域能用的就適用的金屬材料只有10余種，鋁硅合金、鈦合金、鎳合金和不銹鋼比較成熟。新一點(diǎn)的東西的話，有3DXNano ESD碳納米管燈絲，3DXNano是基于CNT（碳納米管）的技術(shù)，可用于打印一些關(guān)鍵零件如在汽車，電子/電氣，工業(yè)，以及需要靜電放電（ESD）保護(hù)和清潔高水平市場(chǎng)。該材料是由100％的純ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯）樹(shù)脂和多壁碳納米管的制造。應(yīng)用性如何，還不知。。

而生物材料領(lǐng)域，比如，RegenHu開(kāi)發(fā)的INK僅支持明膠、膠原與合成高分子混合物等幾種材料；成品狀況的話，打印出的結(jié)構(gòu)生物相容性較差，孔隙率小且孔洞分布不均勻，細(xì)胞附著生長(zhǎng)繁殖率低。也就是，只能用作模仿，還不能實(shí)現(xiàn)特定功能性。

家用領(lǐng)域也沒(méi)好哪兒去，主流的有石膏、光敏樹(shù)脂、ABS塑料等，Object公司號(hào)稱可以14種基本材料的基礎(chǔ)上混搭出107種材料 ，拭目以待吧。

3，成本問(wèn)題。
當(dāng)然這個(gè)成本主要是剛才提到的如果長(zhǎng)期，高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的單體機(jī)的維護(hù)成本，導(dǎo)致規(guī)�；�生產(chǎn)的成本過(guò)高。
還有就是材料——零件類型的深度定制化的模式，實(shí)際上不是一個(gè)成本低，而且市場(chǎng)廣闊的生產(chǎn)模式。。

我們?cè)賮?lái)看看和3D打印發(fā)展比較有意思的兩家家企業(yè)——大族激光，金運(yùn)激光

大族激光在目前產(chǎn)業(yè)布局上對(duì)3D打印的態(tài)度：      
“3D打印的核心是材料界，激光加工是其次的。大族激光很多年前就開(kāi)始研究3D打印了，但是大族激光并沒(méi)有在任何場(chǎng)合去炒作3D打印，因?yàn)闆](méi)有任何一個(gè)企業(yè)能夠把它做成一個(gè)很大的產(chǎn)業(yè)�！标悹D說(shuō)，“3D打印其實(shí)是一個(gè)‘忽悠’的項(xiàng)目，它引起了一些人的瘋狂。雖然3D打印是一項(xiàng)新的技術(shù)，但是把它說(shuō)成引發(fā)“第三次工業(yè)革命”的技術(shù)是過(guò)高的看待這個(gè)行業(yè)。主要是因?yàn)?D打印是定制的，效率太低，不能用于標(biāo)準(zhǔn)化、批量化的產(chǎn)品生產(chǎn)，導(dǎo)致成本高。不能批量化就不能工業(yè)化，不能工業(yè)化就不能大規(guī)模推廣。就目前的技術(shù)和市場(chǎng)來(lái)看，除非說(shuō)過(guò)幾年之后這項(xiàng)技術(shù)獲得更大的突破，否則3D打印也僅能停留在實(shí)驗(yàn)室做樣板而已�！�         

金運(yùn)激光在目前產(chǎn)業(yè)布局上對(duì)3D打印的態(tài)度：         
成立專門的產(chǎn)業(yè)投資基金；上線B2B2C模式的3D打印云平臺(tái)：是金運(yùn)激光擬構(gòu)筑的金運(yùn)·3D+平臺(tái)體系的一部分。金運(yùn)·3D+平臺(tái)體系將圍繞“創(chuàng)造個(gè)性生活”，打造金運(yùn)·3D+設(shè)計(jì)師俱樂(lè)部、金運(yùn)·3D+云平臺(tái)（B2B2C平臺(tái)和C2B2C平臺(tái)）、金運(yùn)·3D+數(shù)字化云工廠、金運(yùn)·3D+潮流科技體驗(yàn)街等4大模塊，從而形成基于O2O的完整的3D打印應(yīng)用服務(wù)體系�？梢�(jiàn)大刀闊斧的在民用級(jí)市場(chǎng)對(duì)其進(jìn)行布局。

幾年過(guò)去了，誰(shuí)壓中寶了從股價(jià)走勢(shì)上看大家一目了然，3D打印顯然還沒(méi)到大規(guī)模應(yīng)用的風(fēng)口，概念是美好的，現(xiàn)實(shí)是殘酷的。誠(chéng)如大族激光說(shuō)的主要是因?yàn)?D打印是定制的，效率太低，不能用于標(biāo)準(zhǔn)化、批量化的產(chǎn)品生產(chǎn)，導(dǎo)致成本高。

來(lái)源：老艾實(shí)盤