伴隨著GE對Arcam和SLM
Solutions的收購風(fēng)波，3D打印家族中的粉床熔化成形工藝奠定了在媒體界寵兒的地位。粉床熔化成形工藝在成形制造全密度結(jié)構(gòu)的材料
，特別是金屬材
料
，具有其獨(dú)特的優(yōu)勢
。不過
，在
3D打印這個(gè)領(lǐng)域
，可謂是一個(gè)藤上七朵花
。今天要講到的是粘合劑噴射成形技術(shù)
，這種工藝可以成形金屬、陶瓷
、砂模等多種不
同材料
、不同功能的器件。靖哥有幸請到博士生白云
，為大家專業(yè)解讀粘合劑噴射成形技術(shù)的方方面面
。
作者簡介：
白云，本科畢業(yè)于Missouri S&T的機(jī)械系，目前在VirginiaTech DREAMS
Lab攻讀機(jī)械工程的博士學(xué)位
。作者主要的研究方向是Binder
Jetting技術(shù)以及熱傳導(dǎo)性材料(如純銅)的增材制造。作者的博士研究也包含納米材料在BinderJetting中的應(yīng)用
。
概念
Binder Jetting的發(fā)明要追溯到80年代末和90年代初，主要?dú)w功于MIT的兩個(gè)教授(EmanuelSachs &
Michael Cima)。起初這項(xiàng)技術(shù)的專利名稱叫做Three-dimensional
Printing
，作者推測可能是由于粘合劑噴射的過程與普通家用噴墨打印機(jī)的過程極為相似
，只是打印材料由紙變?yōu)榱朔勰庞辛诉@樣一個(gè)名字
。由于3D
打印這個(gè)名字后來被廣泛的用到了其他增材制造技術(shù)的身上
，更多人選擇使用ASTM標(biāo)準(zhǔn)所定制的名字-BinderJetting，但這也導(dǎo)致一些人對這個(gè)
名字感到陌生
。
應(yīng)用
· 原型全彩打印
· 全密度金屬直接成形
· 砂模鑄造成形
技術(shù)特點(diǎn)：優(yōu)勢&限制
技術(shù)優(yōu)勢：
1)可選擇的材料種類很多，并且開發(fā)新材料的過程相對簡單
。由于Binder
Jetting的成型過程主要依靠粘合劑和粉末之間的粘合，因此眾多材料都可以被粘合劑粘成型
。同時(shí)，在傳統(tǒng)粉末冶金中可以燒結(jié)的金屬和陶瓷材料又有很
多
，因此很多材料都具備可以使用BinderJetting制造的潛力
。同時(shí)Binder
Jetting的打印機(jī)可以具有很大的材料選擇靈活性，不需要為材料而改變設(shè)備或者主要參數(shù)
。目前可以使用Binder
Jetting直接制造的金屬材料包括多種不銹鋼
，銅合金
，鎳合金，鈦合金等
。
3)成型過程中不會(huì)產(chǎn)生任何殘余應(yīng)力，因?yàn)椴粫?huì)融化粉末而是因此可完全通過粉床來支撐懸空結(jié)構(gòu)而無需任何額外的支撐結(jié)構(gòu)，也不需要
在打印過程中將整個(gè)零件固定(anchor)在粉末底部的基座上(與SLS類似)
，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上具備更大的自由度
，打印完成后也無需去除支撐這一步。
Voxeljet VXC 800連續(xù)成形過程(Exone)
5)打印件精度較高。
例如Hoganas的產(chǎn)品具有很高的精度和光滑度(經(jīng)過處理后)，可以做非常精致的首飾品。
Hoganas藝術(shù)設(shè)計(jì)(Hoganas)
6)設(shè)備成本相對低廉 。
比起動(dòng)輒百萬美元級的金屬3D打印機(jī)，ExOne的打印機(jī)售價(jià)則低很多 。
技術(shù)限制：
任何技術(shù)都存在著不足之處 ，Binder Jetting當(dāng)然也不例外：
1)這當(dāng)中最主要的當(dāng)屬直接制造金屬或陶瓷材料時(shí)的低密度問題。與金屬噴射鑄模(metalinjection
molding)或擠壓成型(die pressing)等粉末冶金工藝相比 ，BinderJetting成型的初始密度(green
density)較低
，因此最終產(chǎn)品經(jīng)過燒結(jié)后密度也很難達(dá)到100%。盡管這種特性對于一些需要疏松結(jié)構(gòu)的應(yīng)用有益處(如人造骨骼
，self-
lubracatingbearings等)
，但對于多數(shù)要求高強(qiáng)度的應(yīng)用卻是不令人滿意的。但是在借助一些post-processing的手段情況
下
，很多金屬材料還是可以達(dá)到100%的密度的
。
總之，Binder
Jetting作為一項(xiàng)雖然目前不是很主流的金屬增材制造技術(shù) ，但卻因?yàn)橐陨咸岬降奶攸c(diǎn)而在一些領(lǐng)域極具競爭力
，當(dāng)然這項(xiàng)技術(shù)的一些自身不足也限制了其更
廣泛的應(yīng)用。作者通過對BinderJetting的長時(shí)間的研究
，對這項(xiàng)技術(shù)的前景非?div id="m50uktp" class="box-center"> ？春茫⑶移诖行碌募夹g(shù)進(jìn)步會(huì)將Binder
Jetting的特點(diǎn)更加發(fā)揚(yáng)光大
。作者在撰寫此文的過程中也深感到
，世界上沒有所謂的最好的增材制造技術(shù)，關(guān)鍵是如何將各項(xiàng)技術(shù)各取所長并應(yīng)用在最合適
的領(lǐng)域上
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