Xjet開發(fā)NPJ納米顆粒噴射3D打印工藝，可對陶瓷和金屬部件無差別打印

導讀：3D 打印領域快速增長的商業(yè)化已經(jīng)導致陶瓷和金屬等特定垂直領域的大規(guī)模增長。根據(jù)MarketsandMarkets™ 分析公司2021年發(fā)布的一份報告表明，陶瓷 3D 打印市場到 2025 年可能達到 3.84 億美元（https://www.marketsandmarkets.co ... rinting-ceramic.asp）。相比之下，金屬市場被認為是增材制造領域增長最快的市場之一，預計到 2032 年將超過 180億美元。

使用陶瓷/金屬材料進行3D打印能夠創(chuàng)建具有卓越機械性能的復雜零件。NanoParticle Jetting™技術是增材制造領導者 XJet公司的標志性工藝，該技術可與陶瓷和金屬兼容，為大規(guī)模制造高質(zhì)量、幾何形狀復雜的零件提供了自動化、安全、環(huán)保的途徑。為了解有關該技術、其優(yōu)勢和 XJet 獨特方法的更多信息，3DN采訪了該公司的首席營銷官蓋伊·齊默爾曼（Guy Zimmerman），具體訪談內(nèi)容如下：

3DN：你能介紹一下你自己和Xjet嗎？

我叫蓋伊·齊默爾曼。我最近作為 CMO 加入了 Xjet，因為公司正在為增長做準備。我有豐富的經(jīng)驗，但最相關的是我在全球業(yè)務方面的背景。與此同時，Xjet 是一家 3D 打印機制造商，致力于應對增材制造、金屬和陶瓷領域最具挑戰(zhàn)性的領域。高質(zhì)量、隨時可用的金屬和陶瓷部件進入制造階段，而不是進入原型制作階段：這就是使用我們自己的專利 NanoParticle Jetting™ (NPJ) 技術的雄心壯志。

與此同時，Xjet 是一家 3D 打印機制造商，致力于應對增材制造、金屬和陶瓷領域最具挑戰(zhàn)性的領域。使用我們自己的專利NanoParticle Jetting™(NPJ)技術，能夠生產(chǎn)高質(zhì)量、可直接使用的金屬和陶瓷部件，而非原型設計，這就是我們的雄心壯志。

△蓋·齊默爾曼

3DN：NPJ 是如何運作的？該技術有什么優(yōu)勢？

△NPJ技術的工作原理

NPJ技術提供干凈、自動化的高質(zhì)量金屬和陶瓷零件制造，無需粉末、人工或后處理。促成這一突破的是 XJet 基于納米顆粒直接材料噴射的獨特增材制造工藝，該工藝使用最堅硬的材料大規(guī)模打印高分辨率部件。在這個過程中，支撐材料和主要材料都是墨水，而不是粉末，這是增材制造的革命性做法。

讓我們更深入地了解打印過程，它主要包括：打印-清洗-燒結3個過程，基本原理是使用基于納米顆粒的可采購材料。有了這個，我們能夠同時打印材料和支撐物，這是一種非常堅硬但可溶的材料。一旦我們完成構建，支撐就會通過自動過程在水中被沖走。最后的燒結階段在標準工業(yè)熔爐中完成，但溫度明顯低于粉末床熔融一類的解決方案。這可實現(xiàn)最高的復雜性、準確性和水平表面。它還消除了與設計相關的約束。該技術以及薄納米顆粒層和可溶性支撐物的使用使得能夠創(chuàng)建復雜、精確的幾何形狀，包括內(nèi)部組件。

△Xjet有能力做出一系列優(yōu)秀的解決方案

結果是直接從流程中獲得高質(zhì)量、高精度的零件。打印部件不需要任何額外的處理或機加工。就像XJet 的口號一樣，您需要做的就是打印、清洗和燒結。

納米粒子帶來的另一個優(yōu)勢與打印非常薄的層的能力有關。密度水平明顯高于其他增材技術，達到最高水平的材料純度、密度和表面光滑度。這顯著提高了部件的性能并降低了燒結效應。

如您所知，燒結過程將顆粒變成實際材料，這通常會導致顯著收縮。借助 XJet 的技術，該過程在低于 200 攝氏度的溫度下完成，從而節(jié)省時間、提高密度并降低各向同性和整體收縮率。收縮沿x、y 和 z 軸保持不變，導致最終零件沒有變形。這種專有的突破性技術被封裝在一個高產(chǎn)量的制造系統(tǒng)中。它是一種數(shù)字化、自動化的過程，而不是導致零件質(zhì)量較低的手動、不安全、污染的過程。

3DN：Xjet的解決方案有哪些應用？

我們與市場領先的客戶一起瞄準所有三個行業(yè)領域的特定垂直和應用：工業(yè)、醫(yī)療和消費品。

談到陶瓷，主要是氧化鋁和氧化鋯，它們具有非常高的耐熱性、耐腐蝕性和電氣隔離性，我們?yōu)檫@個市場帶來的設計自由為工業(yè)應用開創(chuàng)了新的機會（如半導體制造設備零件、熱交換器和電力連接器、吸波天線和電氣板零件）。

△Xjet參加了 Formnext 2022

牙科植入物和牙冠是我們正在進入的另一個明顯的垂直市場，這是當今不斷增長的醫(yī)療市場之一。在消費品方面，我們專注于高價值的可穿戴設備，如高端耳塞（這是一個有趣的應用，因為打印部件非常小，不導電，并且經(jīng)過定制以提供頂級聲學質(zhì)量）和奢侈手表。

我們甚至在我們的高性能 Carmel1400 系統(tǒng)中制造了幾個陶瓷部件，所以基本上我們用自己的機器打印自己的部件。對金屬材料的進行NPJ制造事實上是市場上的一種較新的技術，它能取代傳統(tǒng)的 MIM（金屬注射成型）用于小批量和高種類零件，如手術設備、液壓系統(tǒng)零件等。

我們支持一系列需要大量零件的獨特應用，取代了多項傳統(tǒng)技術。其中包括 MIM（金屬注射成型）、CNC 和熔模鑄造，這是一種小型零件的核心成形技術，當零件產(chǎn)量低于 20,000 時，它就會陷入困境，這使我們的技術成為更經(jīng)濟的選擇。

3DN：Xjet 為什么決定推出金屬解決方案？

在我們與市場領導者和陶瓷技術領導者建立陶瓷技術之后，我們最終完成了產(chǎn)品組合中金屬部分的開發(fā)，采用兩種領先的不銹鋼材料。金屬是一個更大和多樣化的市場。開發(fā)金屬解決方案更具挑戰(zhàn)性，但我們已經(jīng)達到了前所未有的性能水平，甚至優(yōu)于陶瓷。2022 年初，我們在經(jīng)過漫長的評估過程后將其推向市場。

它現(xiàn)已上市，我們在Formnext 2022上展示了它，并獲得了該技術領先的測試版用戶的推薦。參觀者了解了這種金屬解決方案如何與多種基于粉末的技術競爭，作為一種自動化、清潔的金屬工藝，具有明顯的優(yōu)勢，可用于多個領域。

△Xjet打印金屬材料的設備

金屬NPJ技術提供了幾個好處。首先，我們能夠開發(fā)出可與金屬一起使用的可溶性支撐材料，這對許多用戶來說是一個巨大的優(yōu)勢。另一個是零件的高質(zhì)量表面水平，無需任何額外工藝即可直接從機器中取出。第三個好處是可以精確地生產(chǎn)高度復雜的零件，這對許多應用來說都是一個巨大的優(yōu)勢。

為了說明這一點，我們可以用不銹鋼作為一個整體來打印高級手表的腕帶。它可能需要一點點拋光，但僅此而已。我們能夠打印得如此精確，以至于我們可以在零件內(nèi)部打印腕帶軸承，無需組裝。NJP 使用戶能夠打印極其精確、高性能的金屬部件，這要歸功于噴射相對于粉末的獨特能力。我們專注于希望在各種面向消費者的垂直行業(yè)中創(chuàng)建高性能、精確零件的用戶。

3DN：您引以為豪的另一個方面是流程的可持續(xù)性。它到底有多環(huán)保？

首先，它是安全的。這些材料是安全的，它們裝在密閉的瓶子里，沒有有毒顆粒或游離粉末。對于操作它的人來說，這是一個安全的過程，而對于許多增材制造和傳統(tǒng)過程而言，情況并非如此。此外，它使用的材料量恰好是零件所需的。它不會在真正的增材制造過程中浪費任何東西。

我們的支撐材料可溶于水，可以安全排出。它含有一些礦物質(zhì)，但非常安全，在某些地方可以作為飲用水使用。這對人類和環(huán)境都更安全，因為它幾乎消除了廢物處理問題。

最后但同樣重要的是，與許多其他工藝相比，我們的燒結也更加環(huán)保。它通常是該過程中最耗能的部分，但由于我們在相對較低的溫度下進行較短的時間，因此我們節(jié)省了大量能源。這些關鍵因素使 NJP 成為金屬和陶瓷領域最環(huán)保的工藝之一。

結語

總而言之，NPJ 技術具有三個主要優(yōu)勢。墨水中的納米顆粒使其更安全、更準確，達到更高的密度。第二個好處植根于構建過程，打印最薄的層以實現(xiàn)無與倫比的無限復雜性和真正的功能設計。第三個是環(huán)保因素：我們的零件可以用水清洗，不會留下任何殘留物。

該過程本身僅包含三個步驟：打印、清洗和燒結。展望未來，我們相信該技術將成為陶瓷和金屬、工業(yè)、高質(zhì)量、復雜零件制造數(shù)字化轉型的重要組成部分。您可以在XJet的網(wǎng)站上（https://www.xjet3d.com/）了解有關的更多信息。