小型零件批量生產，粘結劑噴射3D打印技術在汽車零件制造中的應用

魔猴君  行業資訊   2345天前

粘結劑噴射技術允許零件脫離基板在粉層中實現成型，可實現金屬零件的批量生產，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領域的應用創造了條件。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，至今已通過其粘結劑噴射技術為汽車制造商生產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上 H?gan?s集團公司旗下的企業，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，粘結劑為環氧樹脂，由噴嘴根據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

在生產中，粘結劑噴射系統是精確和可重復的，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研發金屬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勢，值得更多汽車制造商去思考與發掘，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，更是對于車輛設計的重塑，對于零部件性能的重塑，而3D打印技術在產品設計優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生產領域創造了更多可能性。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，粘結劑噴射系統易于擴展為大幅面3D打印系統，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的零件數量顯著提升。這些特點使粘結劑噴射技術更適合用于批量生產。

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。