粘合劑噴射與熔絲制造(FFF) 金屬3D打印的異同

根據(jù) SmarTech 分析報告“ Bound Metal & Metal Binder Jetting AM 2022 ”(下載地址：https://www.smartechanalysis.com ... manufacturing-2022/)，到2030年，金屬粘合劑噴射和金屬熔絲制造技術將生產(chǎn)價值540億美元的零件。增材制造 (AM) 市場研究公司認為金屬熔絲制造是行業(yè)中增長最快的部分。雖然將它們歸類在一起，但金屬粘合劑噴射和結合金屬擠壓（也稱為金屬熔絲制造 (FFF)）是兩種截然不同的技術，各有優(yōu)缺點和應用。



相似之處：什么是金屬粘合劑噴射（MBJ）和金屬熔絲制造(FFF)？
金屬粘合劑噴射是將粘合劑沉積到金屬粉末床上以逐層制造零件，而金屬FFF則是先將金屬粉末和聚合物結合在一起，然后熔化并從加熱的打印頭中擠出。在這兩種情況下，打印機生產(chǎn)的生坯都必須進行脫脂處理，去除粘合劑，然后在熔爐中燒結，將金屬顆粒熔合在一起形成致密的最終物體。

差異：金屬粘合劑噴射（MBJ）和金屬熔絲制造(FFF)的區(qū)別？
粘合劑噴射和金屬擠壓之間存在許多差異，其中關鍵在于成本和可及性。一臺粘合劑噴射機的成本可能超過 100 萬美元，而金屬FFF的桌面級3D打印機十分便宜，其運行成本低至150美元左右。


△用 Ultrafuse® 金屬絲打印的部件。

此外，金屬FFF可以在"普通環(huán)境“中進行，包括通風良好的辦公室和教室，因為金屬擠壓不需要很大的空間，并且不用腐蝕性粉末。使用金屬粘合劑噴射需要使用通風設備和潔凈室，金屬可能具有潛在的爆炸性。總而言之，金屬粘合劑噴射因此需要額外的基礎設施，包括除粉系統(tǒng)，而金屬 FFF 則不需要這些基礎設施。

脫脂站和熔爐一般來說具有一定的危險系數(shù)，大多數(shù)用戶也沒有正確使用該設備的經(jīng)驗。出于這個原因，金屬 FFF 材料供應商，如用于 3D 打印材料和解決方案的巴斯夫3D打印解決方案品牌 Forward AM，推廣第三方服務以執(zhí)行專業(yè)的脫脂和燒結。Forward AM可以通過脫脂和燒結訂單管理門戶進行訂購。

金屬 FFF 的材料類型處于上漲的趨勢。截至目前，F(xiàn)orward AM 提供Ultrafuse® 316L和Ultrafuse® 17-4 PH，前者是一種不銹鋼復合材料。是工具、夾具和夾具、功能原型和小批量生產(chǎn)的理想選擇。后者不銹鋼具有高硬度和機械強度，以及良好的耐腐蝕性。

金屬 FFF 優(yōu)于粘合劑噴射的其他優(yōu)勢
除了可訪問性之外，金屬 FFF 與金屬粘合劑噴射相比具有許多優(yōu)勢。例如，雖然粘合劑噴射可用于生產(chǎn)大批量部件，但素坯強度不高，限制著尺寸、壁厚和后處理等多方面。對于 Ultrafuse® 金屬 FFF，建議素坯的壁厚不小于1mm。


△顯示燒結前后 Ultrafuse® 支撐層材料的圖像。

對于金屬擠壓，可以對綠色零件進行拋光、研磨、銑削、鉆孔和運輸，薄壁和懸挑結構也能夠實現(xiàn)。雙擠壓的使用開辟了使用特殊支撐材料Ultrafuse® 支撐層進行 3D 打印的可能性，該支撐層在支撐和組件之間形成屏障，以便支撐隨后可以從部件上分離，而不會造成任何機械沖擊。相比之下，粘合劑噴射需要更大的厚壁，這樣它們就不會在壓力下坍塌，除非單獨打印，否則幾乎不可能形成支撐。

金屬擠壓市場
目前，金屬絲制造商很少，中國化工排名第一，巴斯夫排名第二，這家德國巨頭生產(chǎn)一種名為 Catamold 的金屬注射成型 (MIM) 材料，這種材料已在制造業(yè)中使用了大約 30 年。

就目前而言，金屬 FFF 是進入金屬 3D 打印領域成本最低的方式，是探索各種增材制造可能性的理想切入點。從金屬擠壓開始，逐步可以轉向更昂貴的技術或擴大自己對金屬FFF的使用范圍。雖然市場圍繞金屬粘合劑噴射進行了大量宣傳，特別是作為大型制造商大規(guī)模生產(chǎn) 3D 打印部件的解決方案，但金屬擠壓也有其自身的優(yōu)勢，可以實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。

SmarTech Analysis 在其“ Bound Metal & Metal Binder Jetting AM 2022 ”報告中預測，到 2030 年，金屬 FFF 的硬件銷售額將超過 10 億美元。這可能包括用于內(nèi)部金屬零件原型制作的機器、spart 零件、小型服務機構等。