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粘合剂喷射金属3D打印技术的前世今生
来源:互联网   发布日期:2021-04-19 08:11:31   浏览:15129次  

导读:南极熊导读:走在时代的前面既是一件幸事,也是一种挑战。作为粘合剂喷射(Binder Jetting )金属3D打印技术的先驱,ExOne公司一路走来的经历就很好地阐释了这句话的意义。 近年来,随着人们对这项技术的兴趣激增,ExOne发现自己多了一批资金雄厚、野心勃勃...

粘合剂喷射金属3D打印技术的前世今生

南极熊导读:“走在时代的前面既是一件幸事,也是一种挑战。”作为粘合剂喷射(Binder Jetting )金属3D打印技术的先驱,ExOne公司一路走来的经历就很好地阐释了这句话的意义。

近年来,随着人们对这项技术的兴趣激增,ExOne发现自己多了一批资金雄厚、野心勃勃的竞争对手。

粘合剂喷射金属3D打印技术的前世今生

△粘合剂喷射3D打印机

下面这篇文章中,就职于ExOne的Sarah Webster回顾了该公司的发展历程尽管一路走来步履维艰,但是ExOne所设计的发展路径,却又能在技术日新月异的背景之下处于强有力的竞争地位。

南极熊希望,中国的粘合剂喷射(金属)3D打印技术产业界,可以充分了解技术的发展历程和关键技术要点,加快发展。

粘合剂喷射3D打印技术越来越强大

预计在2021年,进入到市面上的生产型粘合剂喷射3D打印机的数量将会达到前所未有的水平。这标志 着这项工艺迎来了一个非常重要的转折点,那就是从长期被大众视为小众市场转变为如今的一种不可或缺的力量!

对于关注这项技术的人都知道,一些大品牌,比如惠普,GE以及独角兽创业公司Desktop Metal正在层出不穷地推出新设备,预计将来还会有更多的机器涌入市常

与此同时,作为粘合剂喷射3D打印技术的先锋者、市场领导者,ExOne正在推出两款生产型的系统:X1 160Pro和InnoventPro,这两套设备为金属注射成型以及其他领域的制造商提供了一系列完整的功能选项。

粘合剂喷射金属3D打印技术的前世今生

△(左起第二个) ExOne的新款X1 160Pro是该公司新一代金属粘合剂喷射机系列的一种, 还包括InnoventPro(左)、X1 25Pro(右)以及用来移动粉盒的X1D1自动引导车(AGV)。南极熊备注:在全球3D打印产品库https://product.nanjixiong.com/中,已经收录一批金属粘合剂喷射3D打印机

随着这项技术的飞速发展、日新月异,如今我们即将迎来它诞生的第30个年头。每天似乎有一种力量在背后驱动着,让它变得越来越强大:

业内人士越来越相信粘合剂喷射技术是最有可能将增材制造技术应用到大批量生产中去。

批量增材制造交付数量可观的可持续产品越来越重要。

换句话说,你今天可以以高价小批量增材制造轻便、小巧的金属零件,但是如果你想要更大的变革,则必须能够实现低成本、大批量的生产。毋庸置疑,粘合剂喷射3D打印技术就是最佳的一种方式。

激光粉末床熔合金属3D打印技术的限制性

在过去的十年里,激光束粉末床熔合(PBF-LB)增材制造证明了具有独特优势的金属增材制造可以有效应用在一些领域,例如航空航天、军工等;但对于大多数用户而言,扩大PBF-LB生产规模显然存在严重壁垒。

当考虑用PBF-LB为汽车生产线提供价格合理的金属零件时,速度、成本和复杂性又是非常严峻的挑战。

这种挑战已经将我们对金属增材制造的希望转移到了粘合剂喷射工艺上。这一技术对于生产轻量级电动汽车尤为重要,电动汽车迎来爆发,而且日趋成熟起来。

这个转变对一些机构影响深远。ASTM,ISO,MPIF,DNV GL以及其他标准发布机构正在尽快制定全球粘合剂喷射技术的设计指南和质量评估方法。SAE率先发布了AMS7022。

粘合剂喷射金属3D打印技术的发展历程

如今,围绕粘合剂喷射金属3D打印技术的讨论越来越激烈,却忽视了技术发展至今的背后所耗费的精力和时间。

该技术的开发主要由ExOne主导,在1995年至2013年期间,ExOne在金属粘结剂喷射技术领域几乎没有竞争对手,其开发涉及到与公立和私立大学、政府实验室以及还有很多其他的粉末冶金和烧结领域的全球合作。

这是一项几乎不可实现的技术,许多人一路上都放弃了,说它太复杂了,永远都不可能成功。

除了物理、化学、粉末、冶金、电子、软件和熔炉的复杂技术需求之外,其中一个重要开拓者去世了,几乎导致所有的努力付诸东流。

快速开局,随之而来是战略调整

粘结剂喷射技术的商业化故事始于1996年,当时位于美国宾夕法尼亚州的Extrude Hone公司首次获得了麻省理工学院的专利技术许可。

一家创新的磨料流加工而闻名的制造技术公司获得了专门用于金属制造的独家使用许可。其他公司也获得使用许可权,但是是用作于加工其他材料制品。

△ExOne创始人Larry Rhoades,以及世界上第一台金属粘合剂喷射3D打印机ProMetal RTS-300

Extrude Hone的创始人Larry Rhoades是一位具有创新精神的冒险家,他依靠敏锐的嗅觉捕捉到到该技术将会带来不可估量的机会。

该公司位于匹兹堡郊外,离宾夕法尼亚州的St. Marys不远。St. Marys被称为“世界粉末金属之都”,因为该地区有大量的结构粉末冶金部件工厂和金属粉末生产商。

因此,将金属粉末“3D打印”成未烧结的生胚件(需要在炉子中进一步烧结),对他来说似乎并不是一个遥不可及的概念。当时,MIM行业已经做得非常类似。

1995 年,Rhoades 在预期完成授权的情况下,在 Extrude Hone 内部成立了一个ProMetal 部门,专门负责金属增材制造(AM)。

它以其创造性的臭鼬工厂氛围而闻名“臭鼬工厂项目”是一个术语,用来描述由一个小型的、结构松散的团队开发的项目,主要是为了创新而研究和开发产品。

获得许可证两年后,该公司推出了ProMetal RTS-300,这是世界上第一台金属粘结剂喷射3D打印机。RTS是“快速加工系统”的简称。它被誉为麻省理工学院专利的化身,很快就被摩托罗拉收购了。

然而,在当时,这项技术存在严重的局限性特别是粉末颗粒的尺寸。这台机器可以成功地用D50, 约为60μm的粉末制造零件,该粉末粒径足够大,在粉末床中流动很容易,但是交付的最终零件含有很多孔隙,很难通过烧结得到高致密度的最终零件。

这就要求用另一种金属材料渗透到这个零件中,以达到完全致密。这些所谓的“金属基体”材料, 如将316或420不锈钢中渗入青铜。这也成为ExOne小型研发团队多年来关注的重点。

粘合剂喷射金属3D打印技术的前世今生

△早期用粘合剂喷射工艺生产的零件,由不锈钢制成,并含有青铜。该零件是为Ulterra生 产的,用于需要高耐磨性的井下钻井应用

这些基质含有约40%的渗透性材料,具有良好的耐腐蚀和耐磨性能,可以加工、焊接和抛光。

事实上,ExOne仍在为某些客户和行业应用生产数十万个这种材料的零部件。

然而,市场对这种材料的需求非常有限。如果粘结剂喷射增材制造想要大放异彩,ExOne就必 须能够生产含有一种单合金的高致密度金属(类似于大多数机械厂每天将棒材库存机加工成零件)

Exone团队人员开始用“单合金”这一口号来诠释这个愿望。起初,所有人都认为这很简单。

乍一看,过程似乎好简单:毕竟只是将胶水粘到粉末上,对吧?

但是他们了解的越多,面临的挑战也越来越明显。

最终,团队清醒地认识到,如果没有十年,或者更长时间,用粘结剂喷射3D打印技术来生产单合金这几乎是不可能的。

但是Rhoades并没有被吓住,他开始计划通过出售Extrude Hone来筹集资金,这样他就能够将增材制造部剥离出来,从而建立一家可以颠覆世界的技术性新公司。

在国家工程院的一篇文章中,Rhoades提到了这个话题,他说,粘结剂喷射技术将不再因为加工产生浪费,使分散制造成为可能,并赋予技术人员全新的设计自由,从而将他们从每天遇到的束缚和限制中脱离出来。

作为一个务实的生意人,Rhoades同样将粘合剂喷射技术的业务扩展到金属铸造领域中,比如制作一些砂模和型芯。

将新旧技术结合起来,这是一个非常明智的决定!

当用增材制造技术制作完模具和型芯之后,将金属浇灌到模具中,这种方式与过去数世纪以来所采用的大致相同,但是应用却变得简化。制砂模型芯业务起步后,Rhoades开始从中获取利润, 以支付开发金属粘合剂喷射3D打印技术的研发成本。

粘合剂喷射金属3D打印技术的前世今生

△十几年前,ExOne在匹兹堡郊外的工厂生产了成排的R2机器

2003年ExOne发布了R2, 这是有史以来生产的最成功的的金属粘合剂喷射3D打印机之一。

粘合剂喷射金属3D打印技术的前世今生

△ExOne R2

这台机器最初用60μm的粉末生产渗透性金属和单合金金属,但是现在用改良过的、粉末粒径分布为90%、处于22μm的粉末。

2005年,Rhoades正式投身于金属粘合剂喷射3D打印技术研发,将Extrude Hone 以1.37亿美金出售给Kennametal公司,并将ExOne公司从中独立出来。

该团队开始专注于单合金的研发,并且制定了明确的策略,那就是,用粒径更小的粉末打印出来的产品,致密度水平可以与经压制和烧结的粉末冶金制品(致密度8593%)或者甚至用金属注射成型技术制作的制品(致密度96~98%)相差无几!

ExOne 一个技术小哥同样也是最早R2的开发者,Dan Brunermer表示,“最早,我们大部分人对金属注射成型技术知之甚少,好多东西需要去学。”

Exone 和金属粘合剂喷射3D打印技术面临的挑战

2007年,Rhoades在夏威夷水肺潜水时竟出了意外,驾鹤西去,悲也!

毫无疑问,他是金属粘合剂喷射3D打印技术的发明者,也是真正的支持者!人们缅怀他,因为他愿意将个人利益抛之于脑后,为改变世界做出自己的贡献!

创始人Rhoades的离开,给一部分Extrude Hone出售后留下来的员工带来了不确定性和伤感!

那个时候没有人真正从事过金属粘合剂喷射3D打印技术的研发。虽然Exone独家享有MIT金属粘合剂喷射3D打印的专利许可,但是没有人能够真正将其商业化。

Rhaodes一直都是该技术的推动者,很多人都怀疑,如果没有他,这个业务是否还可以继续推进呢?

粘合剂喷射金属3D打印技术的前世今生

△ExOne董事会主席 S Kent Rockwell

然而不久之后,Exone就被 S Kent Rockwell全资拥有的一家公司收购,他一直担任该公司董事会主席。他也曾在2013~2016年以及2018年6月~2019年5月的过渡期期间担任CEO。

Rockwell为开发单合金金属带来了全新的视角,注入了新鲜的血液,同时制定了一个长期的策略。

新的发展战略:材料技术很重要

2012年夏天,Rockwell为ExOne聘用了一名新的首席技术官,从此给研发单合金金属开启了新的篇章。

粘合剂喷射金属3D打印技术的前世今生

△ExOne的首席技术官 Rick Lucas

Rick Lucas 曾经担任过Touchstone研发实验室的运营总裁,这是个私营研发实验室,专注于创新产品和服务领域的材料开发。

他成功的推出过超过20种以上先进材料产品,其中有四种产品获得了R&D 100 奖项,这给ExOne带来了一个全新的局面!

Lucas回忆,他当时在Exone有一种非常特殊的信念,那就是“我们是一家机器工具公司”。

不过,在他看来,如果ExOne的机器无法加工出精度高且性能满足客户需要的产品,那么它面临真正的一大挑战是材料研发!!!

尽管公司在生产该机器方面具有大量专业知识,特别是喷头、电子器件、物理和机械设计,但是对于增材制造的基础金属材料的理解,以及如何加工,却不得要领。

所以,Lucas开始对研发小组重新定位,将重点放在材料上。于是他制定新的年度发展路线图,重点研发满足MPIF行业标准的一系列的金属材料。

这个路线图以研发不锈钢为起点,把极具高难度的铝作为终点。众所周知,在金属注塑成型领域将不锈刚和粘合剂一起使用很容易,而铝却从来就没有在金属注塑成型领域成功使用过。

Lucas回忆说:“这样做是从根本上改变了我们的战略。” “我们从一家最初并不在乎材料的设备制造公司,变成了一家在客户所需材料的驱动下向前发展的公司。”

粘合剂喷射金属3D打印技术的前世今生

△ExOne二十多年来材料研发进度:从大颗粒到渗透性材料,再到高致密度的单合金超细粉末

1996 Large Particle Powders 大颗粒粉末材料

优化3D打印工艺,让粒径较大的粉末材料流动性更好

尺寸约60μm

要想用粒径较大的粉末打印出完全致密的产品,渗入另外一种材料必不可少,一般是青铜或铜。

2005 Finer Particle Powders 更精细的粉末

开始使用更细的粉末,大约30 μm

开始开发各种不同的适用于更细粉末的粘合剂不同的粘合剂渗透性能和喷墨沉积方法

不断完善粘合剂的配方、材料以及打印速度变量信息

2013 MIM Powders 金属注塑成型粉末

在大型航空航天客户的项目中开始3D打印DID粉末

DID粉末:30~9μm

发现DID粉末在2003年第一次推出的较旧R2机型上打印的效果很好

2016年专门针对DID粉末开发并推出了Innovent 3D打印机

2016 Present Multiple MIM Powders 当前的多种金属注塑成型粉末

提供超过20种合格材料

十种单合金

六种陶瓷粉末

五种复合材料

另外,有超过24种经过R&D批准的材料

技术进步永无止境

在Lucas刚任职的时候,ExOne已经将粉末粒径从60 μm粉末降低到30 μm,但是显而易见, ExOne要想增材制造的生胚通过烧结达到高致密的效果,就必须研发出粒径更小的粉末材料。

ExOne将不得不用低于10 μm的行业标准的MIM粉末来进行增材制造!

在20122013年期间,Exone与一家全球航空航天公司的联合开发项目,第一次在实验室中使 用了超细MIM粉末,打印出的零件致密度高达97%!

这些零件是用R2打印的,这证明了并不是机器本身限制了这种效果,而是对于材料的理解,以 及如何控制机器的参数。

ExOne对这项成就没有声张!!!!(闷声发大财,嘿嘿!)。因为Exone知道在实验室里的突破,和实际交付一台可靠的能精确重复打印过程并且得到高质量的结果的机器差距甚远。

然而,尽管Exone没有发表任何声明,但是它却成功的上市了。这时Exone名声大噪,声名远播,大伙儿开始议论纷纷!

Exone能够脱离产品几何形状的束缚,用粘合剂喷射技术3D打印MIM粉末,这个消息在一些航空航天、金属粉末和增材制造领域不胫而走,广为流传!

人们认为,如果宾夕法尼亚州的一家小公司都能做到的事情,那么他们同样也可以做到!

于是一些公司,像GE等企业,纷纷加入到粘合剂喷射技术的研究的队伍中来!

在2013年底,全球领先的瑞典金属粉末制造商H gan s AB的子公司DM在收购了fcubic AB之后首次引进了粘合剂喷射技术。

言归正传,然而ExOne用粘合剂喷射技术打印这些超精细粉末,速度又是一大考验!

其中一个让Binder Jetting技术从众多增材制造方式中脱颖而出的是它的速度快速打印整个层面的能力。

粘合剂喷射金属3D打印技术的前世今生

△粘合剂喷射3D打印机结构原理

粘合剂喷射速度非常快,这也是“3D打印”3D printing得名的原因。

在该术语扩展到表示所有增材制造的形式之前,MIT的研究人员称之为Binder Jetting 3D printing“粘合剂喷射3D打印”, 因为打印的过程与纸张打印非常类似。

所以呢,虽然R2可以快速的将粘合剂喷射到每一层,但是同时很难又快又准的沉积和铺开这些超细粉末。

Brunermer 表示,“它大约需要花上189个小时,还没有商业化。产品质量好不好并不重要。” “你得慢慢滚动铺粉辊铺”。

做出一台具有商业价值且能快速精准的铺上这些超细粉末的机器是一个非常严峻的工程挑战。

这些粉末的流动性没有砂粒的好!它们会像烘焙面粉一样会结块!如果移动的速度太快,就很难均匀铺开,还会产生一些云状物!

这就是为什么MIM行业会在颗粒中预先混合聚合物和蜡的部分原因!

但是,一旦ExOne开始专注这个难题,对于材料的理解又开始影响了机器本身的设计!

直到这之前,所有的金属粘合剂喷射机器都有分配的功能,它可以像一支口红一样,垂直推动或投给粉末,这个分配装置也叫作箱式加料机,然后从粉末床缓慢铺开。

它适用于流动性好的大颗粒粉末,但是不适用于Exone现在开始在尝试的一些超精细的颗粒粉末。

超细粉末带来新挑战

从事精密超细粉末的行业并不多,所以为了指导他们对这一工艺的思考,研发小组发现自身专注于一个行业:制药学。

Lucas表示“那是最接近的方法!因为他们具有非常精细的粉末,并且还需要十分精准的使用这些粉末”。

“除此之外,真的没有其他人会用粉末做这种事情。”

那就是我们真正开始研究的地方,也是我们为了处理这种粉末而开始研究机械系统和工艺的地方。

粘合剂喷射金属3D打印技术的前世今生

△ExOne的专利三重先进压实技术(ACT)的示意图,可以用于精确分配超细粉末,铺展和压实超细粉末。配备了这套系统的Innovent+。

这项工作的最终结果是ExOne获得三重先进压实技术(ACT)专利,该系统可精确分配、铺展 和压实超细金属粉末。

这是如今ExOne的生产级粘合剂喷射金属机的基本元素,确保每一个开始打印的粉层大约有三个颗粒那么高,或30μm,均匀地横跨粉末床。

通俗地讲呢,人类头发的直径约为70米(μ米),而10米(μ米)是血红细胞的直径。

ExOne Triple ACT是一种专门设计的,三管齐下的方法,使用超声波来分配粉末,然后是一个创新的反向旋转的双辊系统来撒铺和压实粉末。

第一个辊子的设计,可以抬高和撒铺粉末,而压实辊具备一个独特的光滑设计。

然而,即使是在ExOne为这项发明申请专利之后,该公司仍然花了几年时间才在2015年将第一款高致密度粘合剂喷射金属3D打印机推向市常

该系统是专门推给研发专业人员的,ExOne视之为重要的合作伙伴,他们将进一步对每种材料 进行材料开发。

ExOne获悉,每种粉末都要求不同的参数,来完成分配,铺撒和压实三个环节,同时粘合剂液 滴尺寸和形状以及渗透的润湿时间也均有不同的设置更不用说固化和烧结时间了。

事实上,对于每一种材料,大约有20个关键的工艺变量需要控制,其中可能的参数组合数量又是无穷无尽的!

一旦完成,它们可能就打包成一个可以重复使用的配方,但是研发它们又极为费时!!!

除了铺粉辊之外,ExOne还选择了富士公司的一种特殊的压电打印头,这种打印头能够不断循环粘合剂,并控制液滴形状和速度,也提供了额外和必要的参数变量。

通过Innovent,ExOne开始成立某些材料和粘合剂喷射动力学方面的专家联盟,以帮助构建知识和对这一工艺的理解,这对进一步促进该技术成功商业化是必须滴!

所以呢,全世界有好多合作小伙伴参与到这项工作中,很难一一说出它们的名字,但是围绕粘合剂喷射并在ScienceDirect上发表的大量研究,又证明这个工作是非常成功的。

最后,这项工作加深了(并继续加深)对粘合剂喷射的理解,科学家们渴望为一项对可持续发展有深远影响的技术做出一定的贡献。

2016年,ExOne推出了Innovent+和新的铺粉系统。

这次发布会的新闻稿吸引了许多制造业人士的眼球,文中说到“ExOne宣布使用行业标准的、小于10微米的金属和陶瓷粉末进行3D打樱”

现在三重压实技术Triple ACT系统可以确保整个工作缸的零件密度变化为0.3%,以及首次后烧结尺寸公差控制在12.5% 范围内!!

由于粘结剂喷射目前是一个迭代的优化过程,在2~3次优化后,尺寸公差可以小于1%!

更重要的是,Triple ACT加快了ExOne对材料的认证。

粘合剂喷射金属3D打印技术的前世今生

△这个材料为316L的发动机机体证明了粘结剂喷射技术目前具备加工能力

粘结剂喷射3D打印产业蓬勃发展

Innovent上市后,粘合剂喷射金属3D打印领域在市场上开始不断升温。

粘合剂喷射金属3D打印技术的前世今生

△Digital Metal 粘结剂喷射金属3D打印

2017年,Digital Metal正式推出了DM P2500,Desktop Metal宣布将推出最高端的生产系统。GE在年底宣布,它们将自己生产粘合剂喷射机。据一位高管称,他们仅仅只研发了47天。

粘合剂喷射金属3D打印技术的前世今生

△GE Additive 的Binder Jet粘合剂喷射金属3D打印机H2

在2018年,惠普发布了金属粘合剂喷射3D打印系统。最初,这一波新竞争的确使ExOne公司感到担忧。

2017年,该公司的营收为5700万美元,全球只有277名全职员工。尽管它是市场领先者,但它是个小公司,“在很长一段时间里,我们没有对手。”Brunermer 解释道,“突然出现了四个竞争对手。”

Lucas也说,“我感到很紧张!”

“我的意思是,你想想,跟GE或者HP甚至DM这样的财大气粗的公司竞争,对于我们这样的小公司来说,是不是有点以卵击石?我们知道自己是粘合剂喷射技术的开创者,向来处于领先地位,但是我们能够一直保持这种优势吗?我们能够维持这种领先地位吗?坦白讲,我们一直在拼搏、在努力、在奋斗!我们一直都在研究技术!

粘合剂喷射金属3D打印技术的前世今生

△ExOne John Hartner

大约与此同时,ExOne迎来了一位经验颇丰的增材制造和技术领域的行家 John Hartner, 担任公司的首席运营官!

自从2019年担任CEO以来, Hartner发现自己也遇到了着类似的情况。他讲究敦本务实,也就是说他着眼于事实,并寻求让ExOne更快发展的方法。

他回忆说:“有很多很好的基础技术,尽管有人怀疑,认为这些所谓的技术可能造假,也许根本不 存在,因为事实没有摆在眼前。”

“我试图鼓励大家关注事实,关注客户的看法。我们还决定加快推出产品的速度。”

Hartner明确使用了两种方法,第一种就是将产品线模块化来加速机器的发布,第二种就是心无 旁骛的专注于满足客户需求。

事实上,ExOne将S-Print砂型增材制造机的平台用于公司的第十款新的金属增材制造机X1 160Pro,并且InnoventPro使用了与X1 25Pro相同的打印头

粘合剂喷射金属3D打印技术的前世今生

△ExOne的匹兹堡工厂正在生产粘合剂喷射3D打印机

另外一个好处是,这种方式使客户能够按照生产规模轻松的从一个系统直接切换到另外一个系统!

随着ExOne的发展越来越快,它还开始考量竞争对手的系统的优缺点(吸取对方的优点,取长补短),并留意别人的一些技术决策,这些举措务必将助攻ExOne立于不败之地,甚至会帮助放大一种积极情绪,就是公司内部上下对其在同行中保持领先地位持乐观态度。

一个示例就是Desktop Metal的“单通道喷射”,也就是扫一次粉床,完成铺粉和喷射粘接剂。

相比之下,ExOne会先使用其Triple ACT系统加热并铺撒粉末,然后再喷射粘合剂,这是独立的功能(并没有像DM那样将几个动作集成在一起)。

对于一些新手小白客户来说呢,仅仅扫一次粉床就完成一个截面的打印,似乎好像看起来更快,更有效率呢!

但是,凭借混迹江湖多年的经验,Lucas 和 Brunermer从来都没那样想过!即使在系统宣布数年之后也是如此,因为他们认为这挑战了生产高质量零件的能力。

卢卡斯解释说:“几年前我们故意没有这样做。” “它限制了离散功能之间的时序。当你那样操作时,旋钮就不转了!可调性有限哦!”

Brunermer补充说:“在单通道系统中将所有功能捆绑在一起时,一切都必须以相同的速度进行。”

能够控制铺粉、加热和粘合剂之间的延迟这是最好不过的!即使只有半秒钟,也需要粘合剂沉浸进去!产生化学反应需要一定时间,而且这里真正发挥作用的是物理学和流体动力学!

△惠普粘合剂喷射金属3D打印机

HP在喷射和铺粉这两个动作上并没有采用单通道!那就是说,HP确实使用的是热发泡式打印头,这也是平面打印机制造商的专长!

粘合剂喷射金属3D打印技术的前世今生

△热发泡式3D打印

热发泡式打印头比较便宜,但也不太牢固,并且还需要水基粘合剂。该喷头的工作原理是将水基型的墨水或粘合剂加热到一定的温度,产生精确的气泡和液滴来实现功能。

在ExOne看来,热发泡式打印头是可以处理一些材料,但是由于水引起的氧化,以及一些材料的难度挑战,这些打印头被替换的频率很高,并且处理各种金属的能力有限!

如今,竞争已经重新引导ExOne寻求更好的合作和服务客户的动力!

Brunermer表示,“这对于ExOne来说也许是一件好事情呢!”

面对日益加剧的竞争,ExOne比以往任何时候都要雷厉风行,2019年推出了X1 25Pro,领先于新的竞争型生产系统!

现在25Pro已经投放市场很多年了,已被Sandvik以及其他全球性公司成功使用!

新机器的交叉采购推动人们对ExOne的兴趣达到了前所未有的高度,在Exone,粘合剂喷射金 属机随时随地都可以买到!

Hartner说道“我们相信今年务必会是粘合剂喷射增材制造的一个转折点!”

粘合剂喷射金属3D打印技术的前世今生

△在17-4PH条件下增材制造的齿轮组件

粘合剂喷射3D打印技术的材料灵活性

面对新的市场格局,ExOne制定了雄心勃勃的计划!大多数参与竞争的粘合剂喷射3D打印机将会在2021年上市,这些机器打印不锈钢,但是预计会有更多的材料紧随其后!

ExOne粘合剂金属喷射系统现在可处理11种单合金金属,差不多是竞争对手的2倍!!这些金属包括17-4PH, 304L和316L不锈钢, M2模具钢, 铬镍铁合金718, 钴铬,铜, H13 模具钢, 铬镍铁合金625, 钛钨重合金。

现在甚至有更多的陶瓷和陶瓷金属粉末已经被客户成功的使用了!

2021年3月11日ExOne与福特合作突破铝材6061粘合剂喷射3D打印技术之后,ExOne推出世界最大的金属粘合剂喷射3D打印机,预计在2022年能够实现打印氛围可控。

同样ExOne也一直引领着创新粘合剂的发展!比如一些新的粘合剂,CleanFuse和NanoFuse让ExOne处于毋庸置疑的竞争优势,其中包括了用于碳敏感的清洁燃烧粘合剂、改善了烧结动力学,以及还有很多尚待公布的特性!

继往开来 继续拼搏

除了增材制造技术本身,ExOne还在与全球公司合作,开发粘合剂喷射3D打印大批量生产的工艺,而这一工艺的成功将会让Larry Rhoades含笑九泉!

先进的新型辅助设备即将问世,同时还配有连接机器的智能技术,实现工业4.0性能指日可待!

如今,ExOne充满活力、生机勃勃!

Lucas 说道。“这就像你在和某人打架,虽然目前你是处于弱势的一方!打到第七,第八回合, 我开始相信我能赢了。这是一样的道理啦!”

“因为我们取得了成功,人们开始相信我们会赢。”

Hartner表示:“在过去的几年里,最让我感到骄傲的是我们开始展开与客户的通力合作以及提供 服务的专注精神!

“我们看到越来越多的客户在研究我们的技术如何为他们的业务来提供帮助,比如说生产轻量级 零件,或者更高性能的零件,甚至是如何分散他们的供应链!

整个行业都在蓬勃发展,虽然Exone和粘合剂喷射技术还相对处于发展期,但是那个能够在早期就播下和培育种子的公司!

作者:Sarah A Webster ExOne公司的首席市场官

本文特别感谢易制科技(中国粘结剂喷射3D打印的领先厂商)的翻译

References

www.sec.gov/ Archives/edgar/data/1561627/000119312513022189/ d461168dex100101.htm

http://web.mit. edu/tdp/www/licensees.html

www.nae.edu/7600/TheTransformationofManufacturinginthe21stCentury


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