近年來，隨著人們對這項技術(shù)的興趣激增，ExOne發(fā)現(xiàn)自己多了一批資金雄厚、野心勃勃的競爭對手。



△粘合劑噴射3D打印機(jī)

下面這篇文章中，就職于ExOne的Sarah Webster的發(fā)展歷程盡管一路走來步履維艱，但是ExOne所設(shè)計的發(fā)展路徑，卻又能在技術(shù)日新月異的背景之下處于強(qiáng)有力的競爭地位。

南極熊希望，中國的粘合劑噴射（金屬）3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)界，可以充分了解技術(shù)的發(fā)展歷程和關(guān)鍵技術(shù)要點，加快發(fā)展。

粘合劑噴射3D打印技術(shù)越來越強(qiáng)大

預(yù)計在2021年，進(jìn)入到市面上的生產(chǎn)型粘合劑噴射3D打印機(jī)的數(shù)量將會達(dá)到前所未有的水平。這標(biāo)志 著這項工藝迎來了一個非常重要的轉(zhuǎn)折點，那就是從長期被大眾視為小眾市場轉(zhuǎn)變?yōu)槿缃竦囊环N不可或缺的力量！

對于關(guān)注這項技術(shù)的人都知道，一些大品牌，比如惠普，GE以Desktop Metal正在層出不窮地推出新設(shè)備，預(yù)計將來還會有更多的機(jī)器涌入市常

與此同時，作為粘合劑噴射3D打印技術(shù)的先鋒者、市場領(lǐng)導(dǎo)者，ExOne正在推出兩款生產(chǎn)型的系統(tǒng)：X1 160Pro和InnoventPro，這兩套設(shè)備為金屬注射成型以及其他領(lǐng)域的制造商提供了一系列完整的功能選項。



△(左起第二個) ExOne的新款X1 160Pro新一代金屬粘合劑噴射機(jī)系列的一種， 還包括InnoventPro(左)、X1 25Pro(右)以及用來移動粉盒的X1D1自動引導(dǎo)車（AGV）。南極熊備注：在全球3D打印產(chǎn)品庫中，已經(jīng)收錄一批金屬粘合劑噴射3D打印機(jī)

隨著這項技術(shù)的飛速發(fā)展、日新月異，如今我們即將迎來它誕生的第30個年頭。每天似乎有一種力量在背后驅(qū)動著，讓它變得越來越強(qiáng)大：

業(yè)內(nèi)人士越來越相信粘合劑噴射技術(shù)是最有可能將增材制造技術(shù)應(yīng)用到大批量生產(chǎn)中去。

批量增材制造交付數(shù)量可觀的可持續(xù)產(chǎn)品越來越重要。

換句話說，你今天可以以高價小批量增材制造輕便、小巧的金屬零件，但是如果你想要更大的變革，則必須能夠?qū)崿F(xiàn)低成本、大批量的生產(chǎn)。毋庸置疑，粘合劑噴射3D打印技術(shù)就是最佳的一種方式。

激光粉末床熔合金屬3D打印技術(shù)的限制性

在過去的十年里，激光束粉末床熔合（PBF-LB）增材制造證明了具有獨特優(yōu)勢的金屬增材制造可以有效應(yīng)用在一些領(lǐng)域，例如航空航天、軍工等；但對于大多數(shù)用戶而言，擴(kuò)大PBF-LB生產(chǎn)規(guī)模顯然存在嚴(yán)重壁壘。

當(dāng)考慮用PBF-LB為汽車生產(chǎn)線提供價格合理的金屬零件時，速度、成本和復(fù)雜性又是非常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

這種挑戰(zhàn)已經(jīng)將我們對金屬增材制造的希望轉(zhuǎn)移到了粘合劑噴射工藝上。這一技術(shù)對于生產(chǎn)輕量級電動汽車尤為重要，電動汽車迎來爆發(fā)，而且日趨成熟起來。

這個轉(zhuǎn)變對一些機(jī)構(gòu)影響深遠(yuǎn)。ASTM，ISO，MPIF，DNV GL以及其他標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布機(jī)構(gòu)正在盡快制定全球粘合劑噴射技術(shù)的設(shè)計指南和質(zhì)量評估方法。SAE率先發(fā)布了AMS7022。

粘合劑噴射金屬3D打印技術(shù)的發(fā)展歷程

如今，圍繞粘合劑噴射金屬3D打印技術(shù)的討論越來越激烈，卻忽視了技術(shù)發(fā)展至今的背后所耗費的精力和時間。

該技術(shù)的開發(fā)主要由ExOne主導(dǎo)，在1995年至2013年期間，ExOne在金屬粘結(jié)劑噴射技術(shù)領(lǐng)域幾乎沒有競爭對手，其開發(fā)涉及到與公立和私立大學(xué)、政府實驗室以及還有很多其他的粉末冶金和燒結(jié)領(lǐng)域的全球合作。

這是一項幾乎不可實現(xiàn)的技術(shù)，許多人一路上都放棄了，說它太復(fù)雜了，永遠(yuǎn)都不可能成功。

除了物理、化學(xué)、粉末、冶金、電子、軟件和熔爐的復(fù)雜技術(shù)需求之外，其中一個重要開拓者去世了，幾乎導(dǎo)致所有的努力付諸東流。

快速開局，隨之而來是戰(zhàn)略調(diào)整

粘結(jié)劑噴射技術(shù)的商業(yè)化故事始于1996年，當(dāng)時位于美國賓夕法尼亞州的Extrude Hone公司首次獲得了麻省理工學(xué)院的專利技術(shù)許可。

一家創(chuàng)新的磨料流加工而聞獲得了專門用于金屬制造的獨家使用許可。也獲得使用許可權(quán)，但是是用作于加工其他材料制品。

△ExOne創(chuàng)始人Larry Rhoades，以及世界上第一臺金屬粘合劑噴射3D打印機(jī)ProMetal RTS-300

Extrude Hone的創(chuàng)始人Larry Rhoades是一位具有創(chuàng)新精神的冒險家，他依靠敏銳的嗅覺捕捉到到該技術(shù)將會帶來不可估量的機(jī)會。

位于匹茲堡郊外，離賓夕法尼亞州的St. Marys不遠(yuǎn)。St. Marys被稱為“世界粉末金屬之都”，因為該地區(qū)有大量的結(jié)構(gòu)粉末冶金部件工廠和金屬粉末生產(chǎn)商。

因此，將金屬粉末“3D打印”成未燒結(jié)的生胚件（需要在爐子中進(jìn)一步燒結(jié)），對他來說似乎并不是一個遙不可及的概念。當(dāng)時，MIM行業(yè)已經(jīng)做得非常類似。

1995 年，Rhoades 在預(yù)期完成授權(quán)的情況下，在 Extrude Hone 內(nèi)部成立了一個ProMetal 部門，專門負(fù)責(zé)金屬增材制造（AM）。

它以其創(chuàng)造性的臭鼬工廠氛圍而聞名“臭鼬工廠項目”是一個術(shù)語，用來描述由一個小型的、結(jié)構(gòu)松散的團(tuán)隊開發(fā)的項目，主要是為了創(chuàng)新而研究和開發(fā)產(chǎn)品。

獲得許可證兩年后，推出了ProMetal RTS-300，這是世界上第一臺金屬粘結(jié)劑噴射3D打印機(jī)。RTS是“快速加工系統(tǒng)”的簡稱。它被譽(yù)為麻省理工學(xué)院專利的化身，很快就被摩托羅拉收購了。

然而，在當(dāng)時，這項技術(shù)存在嚴(yán)重的局限性特別是粉末顆粒的尺寸。這臺機(jī)器可以成功地用D50， 約為60μm的粉末制造零件，該粉末粒徑足夠大，在粉末床中流動很容易，但是交付的最終零件含有很多孔隙，很難通過燒結(jié)得到高致密度的最終零件。

這就要求用另一種金屬材料滲透到這個零件中，以達(dá)到完全致密。這些所謂的“金屬基體”材料， 如將316或420不銹鋼中滲入青銅。這也成為ExOne小型研發(fā)團(tuán)隊多年來關(guān)注的重點。