挖掘小型零件批量生產(chǎn)能力，粘結(jié)劑噴射技術(shù)在汽車零件制造中的應(yīng)用

粘結(jié)劑噴射技術(shù)允許零件脫離基板在粉層中實(shí)現(xiàn)成型，可實(shí)現(xiàn)金屬零件的批量生產(chǎn)，這對(duì)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(shù)在更廣闊的工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。瑞典粘結(jié)劑噴射3D打印設(shè)備制造商Digital Metal 將其技術(shù)定位于復(fù)雜小型零件的批量生產(chǎn)，至今已通過其粘結(jié)劑噴射技術(shù)為汽車制造商生產(chǎn)了部分復(fù)雜小型零件。

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

DM P2500，使用粘結(jié)劑噴射工藝制造零件，粘結(jié)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(jié)材料，該過程一直持續(xù)到零件完成。整個(gè)打印過程以受控的方式進(jìn)行。最后，在燒結(jié)爐中將粘結(jié)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(jié)劑噴射系統(tǒng)是精確和可重復(fù)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(jié)過程后一般具有Ra 6.0微米的平均表面粗糙度，對(duì)于許多最終用途的部件和特征來說足夠細(xì)。由于表面粗糙度很細(xì)，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(gè)部件，后處理過程包括噴砂和拋光，這些可以在必要時(shí)進(jìn)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(qiáng)設(shè)計(jì)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(fēng)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(gè)細(xì)節(jié)都會(huì)圍繞著提升車輛性能這一個(gè)目標(biāo)。 因此即使是擋風(fēng)玻璃清洗噴嘴這么一個(gè)看似微不足道的零件，Koenigsegg 對(duì)其功能和外觀也有著極高要求。

這款使用粘結(jié)劑噴射3D打印制造造的零件，在設(shè)計(jì)時(shí)極具巧思，噴嘴內(nèi)部采用了性能增強(qiáng)功能的設(shè)計(jì)，零件外部市面中帶有公司的logo。通過3D打印技術(shù)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(quán)”。普通汽車中應(yīng)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(jì)劃在一年內(nèi)將這些輕量化支架安裝在汽車中。
3D打印技術(shù)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(jià)值。因?yàn)樾履茉雌嚥⒉粌H僅是更換一個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)，更是對(duì)于車輛設(shè)計(jì)的重塑，對(duì)于零部件性能的重塑，而3D打印技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)化升級(jí)方面與新能源汽車具有相結(jié)合的土壤。

粘結(jié)劑噴射技術(shù)為金屬3D打印進(jìn)入到汽車等更廣闊的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域創(chuàng)造了更多可能性。相比粉末床金屬3D打印技術(shù)，粘結(jié)劑噴射技術(shù)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(shè)計(jì)空腔、封閉網(wǎng)格等金屬零件中的結(jié)構(gòu)時(shí)由于無需考慮添加支撐，設(shè)計(jì)難度以及打印準(zhǔn)備的難度也相對(duì)降低。

此外，粘結(jié)劑噴射系統(tǒng)易于擴(kuò)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(jié)劑噴射設(shè)備，GE 也在研發(fā)大幅面的粘結(jié)劑噴射3D打印設(shè)備。由于在打印時(shí)，零件無需在一塊打印基板上進(jìn)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(diǎn)使粘結(jié)劑噴射技術(shù)更適合用于批量生產(chǎn)。

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

來源：3D科學(xué)谷