挖掘小型零件批量生產(chǎn)能力，粘結劑噴射技術在汽車零件制造中的應用

粘結劑噴射技術允許零件脫離基板在粉層中實現(xiàn)成型，可實現(xiàn)金屬零件的批量生產(chǎn)，這對于提高金屬增材制造的效率，降低金屬增材制造成本具有重要意義，也為金屬3D打印技術在更廣闊的工業(yè)領域的應用創(chuàng)造了條件。瑞典粘結劑噴射3D打印設備制造商Digital Metal 將其技術定位于復雜小型零件的批量生產(chǎn)，至今已通過其粘結劑噴射技術為汽車制造商生產(chǎn)了部分復雜小型零件。

小而復雜的汽車零件
Digital Metal 是金屬粉末材料生產(chǎn)上 Höganäs集團公司旗下的企業(yè)，Digital Metal推出了粘結劑噴射技術的金屬增材制造設備：DM P2500。

DM P2500，使用粘結劑噴射工藝制造零件，粘結劑為環(huán)氧樹脂，由噴嘴根據(jù)部件的幾何形狀精確地噴射粘合劑，層層粘結材料，該過程一直持續(xù)到零件完成。整個打印過程以受控的方式進行。最后，在燒結爐中將粘結劑燒掉以獲得純粹的金屬零件。

圖片來源：Digital Metal

在生產(chǎn)中，粘結劑噴射系統(tǒng)是精確和可重復的，DM P2500能夠以35微米的分辨率制造非常小的精確零件。根據(jù)Digital Metal，燒結過程后一般具有Ra 6.0微米的平均表面粗糙度，對于許多最終用途的部件和特征來說足夠細。由于表面粗糙度很細，所以可以將很多零件一次性3D打印完成，而不是將其組裝成多個部件，后處理過程包括噴砂和拋光，這些可以在必要時進一步提高表面光潔度。Digital Metal迄今已有三種材料包括316L和17-4PH不銹鋼，以及Ti6Al4V鈦合金。

帶性能增強設計的跑車零件
Digital Metal 為瑞典跑車制造商 Koenigsegg 制造了一款跑車擋風玻璃清洗噴嘴。

圖片來源：Digital Metal

Koenigsegg 跑車是靜心手工制作的，每一個細節(jié)都會圍繞著提升車輛性能這一個目標。 因此即使是擋風玻璃清洗噴嘴這么一個看似微不足道的零件，Koenigsegg 對其功能和外觀也有著極高要求。

這款使用粘結劑噴射3D打印制造造的零件，在設計時極具巧思，噴嘴內部采用了性能增強功能的設計，零件外部市面中帶有公司的logo。通過3D打印技術來生產(chǎn)汽車零件，并非是跑車這種奢侈品才能夠享有的“特權”。普通汽車中應用的3D打印零件也將越來越多，例如美國通用汽車已經(jīng)研發(fā)金屬3D打印座椅支架，并計劃在一年內將這些輕量化支架安裝在汽車中。
3D打印技術在制造輕量化零部件、功能集成化部件方面的優(yōu)勢，值得更多汽車制造商去思考與發(fā)掘，尤其值得新能源汽車制造商去挖掘其價值。因為新能源汽車并不僅僅是更換一個動力系統(tǒng)，更是對于車輛設計的重塑，對于零部件性能的重塑，而3D打印技術在產(chǎn)品設計優(yōu)化升級方面與新能源汽車具有相結合的土壤。

粘結劑噴射技術為金屬3D打印進入到汽車等更廣闊的工業(yè)生產(chǎn)領域創(chuàng)造了更多可能性。相比粉末床金屬3D打印技術，粘結劑噴射技術的材料成本低，由于采用粉末自支撐的方式，降低了打印后處理的難度，并且在設計空腔、封閉網(wǎng)格等金屬零件中的結構時由于無需考慮添加支撐，設計難度以及打印準備的難度也相對降低。

此外，粘結劑噴射系統(tǒng)易于擴展為大幅面3D打印系統(tǒng)，目前exone公司已推出成型尺寸為800x500x400mm的粘結劑噴射設備，GE 也在研發(fā)大幅面的粘結劑噴射3D打印設備。由于在打印時，零件無需在一塊打印基板上進行成型，因此單次打印可生產(chǎn)的零件數(shù)量顯著提升。這些特點使粘結劑噴射技術更適合用于批量生產(chǎn)。

不過，粘結劑噴射技術并不是一枝獨秀的金屬3D打印技術，它在很多方面并不能替代粉末床金屬3D打印技術。例如：該技術在打印精度和材料性能方面還不能與粉末床技術媲美。

來源：3D科學谷