三帝科技董事長(zhǎng)宗貴升：三帝3D打印金屬和陶瓷在3C行業(yè)中的應(yīng)用

導(dǎo)讀：隨著3D打印技術(shù)的迭代升級(jí)和原材料成本的下降，3D打印不斷提效降本，下游應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)拓展。尤其是隨著國(guó)內(nèi)外消費(fèi)電子頭部廠商紛紛布局3D打印技術(shù)在智能手機(jī)、手表等3C產(chǎn)品中的應(yīng)用，如折疊屏手機(jī)軸蓋、電子手表表殼、手機(jī)中框、邊框等零部件采用3D打印技術(shù)制造，3D打印技術(shù)在3C消費(fèi)電子零部件批量化生產(chǎn)中的應(yīng)用（3D3C）正在加速滲透。

據(jù)Statista和Wohlers數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年全球消費(fèi)電子市場(chǎng)規(guī)模約為1.01萬(wàn)億美元（約7.27萬(wàn)億人民幣），其中該領(lǐng)域3D打印的市場(chǎng)規(guī)模為21.27億美元（約153.06億人民幣），滲透率僅約0.21%，具有極大的上升空間。中信證券《電器智造行業(yè)3D打印研究：鈦合金與3D打印，來(lái)自消費(fèi)電子》的報(bào)告顯示，僅鈦合金3D打印在消費(fèi)電子領(lǐng)域的市場(chǎng)空間便有望超百億元，3D打印在消費(fèi)電子領(lǐng)域具有千億級(jí)的巨大發(fā)展空間。

△三帝科技董事長(zhǎng)宗貴升博士在論壇中作主題報(bào)告

在2024年3月6日舉辦的第十二屆上海注射成形論壇中，北京三帝科技股份有限公司董事長(zhǎng)宗貴升博士在題為《三帝3D打印金屬和陶瓷在3C行業(yè)中的應(yīng)用》的報(bào)告中綜述了3D打印在3C電子領(lǐng)域的技術(shù)研究及應(yīng)用進(jìn)展，分析了3D打印在3C應(yīng)用中面臨的問(wèn)題及瓶頸，并探討了3C應(yīng)用的技術(shù)發(fā)展方向。

3C產(chǎn)品的制造對(duì)表面質(zhì)量、零件平整度、尺寸精度的要求很高，產(chǎn)品需求量大，需要滿足自動(dòng)化生產(chǎn)且成本要低�；�于以上特點(diǎn)，現(xiàn)階段可通過(guò)SLM選區(qū)激光熔融及BJ粘結(jié)劑噴射兩種主要技術(shù)工藝用于3C電子零部件的制造。其中，SLM工藝具有高精度、高復(fù)雜度、高致密性等特點(diǎn)，BJ工藝具有出色的表面質(zhì)量和尺寸精度，效率高、產(chǎn)量大。

△國(guó)內(nèi)外消費(fèi)電子頭部廠商正在布局3D打印在手機(jī)、手表中的應(yīng)用

在智能手機(jī)、手表中采用3D打印技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高強(qiáng)度和輕量化，同時(shí)可優(yōu)化生產(chǎn)時(shí)間、降低生產(chǎn)成本。例如某廠商采用鈦合金3D打印的折疊屏手機(jī)鉸鏈軸蓋，厚度僅9.9mm，強(qiáng)度提升了50%，同時(shí)減重62%，鉸鏈部件數(shù)量從92個(gè)減少到僅4個(gè)；鈦合金3D 打印的手機(jī)中框，減重9%。

△3D打印技術(shù)在3C電子中的應(yīng)用-智能穿戴

為什么采用鈦合金材料？宗貴升博士從鈦合金的幾個(gè)主要特性進(jìn)行了分析：鈦合金的比強(qiáng)度高，是鋁合金的1.3倍，鎂合金的1.6倍，不銹鋼的3.5倍；鈦合金熱強(qiáng)度高，可在450-500 °C 的溫度下長(zhǎng)期工作；鈦合金的抗蝕性好，耐酸、耐堿、耐大氣腐蝕，對(duì)點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕的抵抗力特別強(qiáng)；鈦合金低溫性能好，間隙元素極低的鈦合金TA7在-253 °C下還能保持一定的塑性；鈦合金化學(xué)活性大，高溫時(shí)可與氫、氧等氣體雜質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硬化層。

為什么采用3D打印技術(shù)？宗貴升博士表示，其一，鈦合金的傳統(tǒng)機(jī)加工存在一定瓶頸。因高溫下鈦屑易燃燒、導(dǎo)熱性差、化學(xué)親合力大、彈性模量小、冷硬現(xiàn)象嚴(yán)重等問(wèn)題，造成刀具磨損、工件裝夾變形、零件疲勞強(qiáng)度降低等問(wèn)題。其二，鈦/鋁復(fù)合板制造存在一定問(wèn)題。傳統(tǒng)的固−固復(fù)合制備法容易受時(shí)間、溫度及擴(kuò)散系數(shù)等因素的影響，從而造成界面金屬結(jié)合質(zhì)量、材料利用率低等問(wèn)題。其三，3D打印可實(shí)現(xiàn)高集成度并減少裝配。以折疊屏手機(jī)的水滴型鉸鏈為例，其零部件數(shù)量多達(dá)130+個(gè)，各零件均需精準(zhǔn)對(duì)位，設(shè)計(jì)難度極高。模組組裝技術(shù)工藝復(fù)雜且涉及較多專(zhuān)利壁壘，因此在多道工序后成品良率較低。其四，3D打印助力鈦合金制造成本降低，釋放了3D打印更大的市場(chǎng)空間，推動(dòng)其規(guī)�；瘧�(yīng)用。

作為一家專(zhuān)注于綠色快速制造的3D打印整體解決方案提供商，三帝科技在多年激光3D打印1.0設(shè)備及應(yīng)用的基礎(chǔ)上，自主掌握了3DP、BJ粘結(jié)劑噴射3D打印2.0設(shè)備、材料及工藝，可滿足不同尺寸（從毫米級(jí)到米級(jí)）產(chǎn)品的制造需求，為用戶(hù)提供全尺寸、多材料、全鏈路的快速制造服務(wù)。目前，三帝科技正在通過(guò)技術(shù)工藝的自主研發(fā)及與3C知名廠商供應(yīng)鏈企業(yè)的產(chǎn)業(yè)化合作，探索3D打印在3C電子領(lǐng)域的應(yīng)用。

△隆源成型SLM選區(qū)激光熔融系列設(shè)備

例如采用三帝SLM打印鈦-鋁合金層狀復(fù)合材料手機(jī)邊框，相較傳統(tǒng)軋制工藝，可提升界面強(qiáng)度40%。采用三帝SLM打印的定制化耳內(nèi)式助聽(tīng)器，鈦合金外殼可達(dá)0.15mm的極致壁厚，輕便、隱形，15倍強(qiáng)韌防摔，安全、無(wú)致敏。該產(chǎn)品已取得國(guó)家二類(lèi)醫(yī)療器械注冊(cè)證，實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

△采用三帝SLM打印的鈦合金定制化耳內(nèi)式助聽(tīng)器

三帝科技已完成研發(fā)型R系列、生產(chǎn)型P系列等BJ粘結(jié)劑噴射金屬/陶瓷成型設(shè)備的研制，并有數(shù)十臺(tái)設(shè)備裝機(jī)使用；完成鐵基材料、有色金屬、高溫合金、難熔金屬、陶瓷材料、無(wú)機(jī)鹽、高分子材料、食品材料等體系化材料工藝的開(kāi)發(fā)；通過(guò)推進(jìn)CAE仿真預(yù)測(cè)解決方案，應(yīng)對(duì)多品種、小批量敏捷制造需求。此外，三帝科技聯(lián)合深圳職業(yè)技術(shù)大學(xué)共建了增材制造技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，同時(shí)聯(lián)合深圳清華大學(xué)研究院、上海交通大學(xué)等科研院所的相關(guān)團(tuán)隊(duì)共同開(kāi)展粘結(jié)劑噴射成型等材料、工藝與應(yīng)用的基礎(chǔ)技術(shù)研究，推動(dòng)在工業(yè)模具、刀具、3C電子等產(chǎn)品，及復(fù)雜、異形大尺寸陶瓷產(chǎn)品等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

△隆源成型BJ粘結(jié)劑噴射金屬/陶瓷成型設(shè)備

△隆源成型粘結(jié)劑材料體系

對(duì)于3D打印在3C領(lǐng)域的應(yīng)用，宗貴升博士表示，該應(yīng)用的市場(chǎng)潛力很大，目前的SLM和BJ技術(shù)都有相關(guān)應(yīng)用前景，但還需要解決產(chǎn)品尺寸精度、表面光潔度和自動(dòng)化大規(guī)模生產(chǎn)等一系列問(wèn)題。關(guān)于3C應(yīng)用的技術(shù)發(fā)展方向，他提出，可通過(guò)開(kāi)發(fā)3C專(zhuān)用SLM設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)；未來(lái)，極具大規(guī)模制造潛力的區(qū)域激光打印(Area Laser 3D Printing, AL3DP)技術(shù)或?qū)⒊蔀閷?shí)現(xiàn)3C及大件產(chǎn)品等應(yīng)用的新質(zhì)生產(chǎn)力，值得關(guān)注和期待。

△三帝BJ粘結(jié)劑噴射陶瓷應(yīng)用案例

3月6日-8日在上海世博展館正在進(jìn)行2024第十六屆中國(guó)國(guó)際粉末冶金、硬質(zhì)合金與先進(jìn)陶瓷展覽會(huì)，歡迎蒞臨三帝科技展位（H1館A913）參觀交流！

今年這方面確實(shí)很熱