金属3D打印指南（三）

金属粘合剂喷射

金属粘合剂喷射正在迅速普及。其独特的特性使其特别适合中小型生产运行。

什么是金属粘合剂喷射？

正在运行的金属粘合剂喷射机

粘合剂喷射通过喷墨喷嘴将粘合剂沉积在薄薄的粉末层上来构建零件。它最初用于用砂岩制作全彩原型和模型。由于其批量生产能力，该工艺的一种变体目前越来越受欢迎。

金属粘合剂喷射印刷中的印刷步骤在室温下进行。这意味着热效应（如翘曲和内应力）不是问题，就像在DMLS/SLM中那样，并且不需要支撑。创建一个全金属零件需要额外的后处理步骤。

金属粘合剂喷射如何工作？

典型的金属粘合剂喷射机示意图

金属粘合剂喷射是一个两阶段的过程。它涉及打印步骤和必要的后处理步骤。以下是打印过程的工作原理：

一层薄薄的金属粉末（通常为50μm）散布在构建平台上。

带有喷墨喷嘴的滑架通过床，选择性地沉积粘合剂（聚合物和蜡）的液滴，粘合金属粉末颗粒。

当一个层完成时，构建平台向下移动并重复该过程，直到整个构建完成。

印刷过程的结果是零件处于所谓的“绿色”状态。需要进行后处理步骤以去除粘合剂并创建全金属零件。

此后处理步骤有两种变体：

渗透：首先从粘合剂中洗掉“绿色”部分，形成具有显着内部孔隙率（~70%）的“棕色”部分。然后将“棕色”部分在低熔****属（通常是青铜）存在下在工业烤箱中加热。内部空隙被填充，形成双金属部件。

烧结：“绿色”部分放置在工业炉中。在那里，粘合剂首先被烧掉，然后剩余的金属颗粒被烧结在一起。结果是一个全金属零件，其尺寸比原始“绿色”零件小约20%。为了补偿这种收缩，零件被打印得更大。

今天，大多数应用都使用烧结，因为渗透会产生材料性能较差的零件，并且没有充分记录的机械和热行为。

粘合剂喷射和金属注射成型(MIM)

烧结后，粘合剂喷射部件与使用MIM制造的部件具有非常相似的特性。MIM是一种制造工艺，用于批量生产当今消费电子产品或汽车中的几乎所有小金属部件。

MIM是塑料注射成型工艺的一种变体。将混合在塑料粘合剂中的金属粉末注入模具中以形成“生”部分，然后将其烧结成金属。

因此，金属粘合剂喷射建立在MIM工艺的专有技术之上。

金属粘合剂喷射的优点和局限性

BinderJetting是当今唯一可以经济高效地用于中小批量生产金属零件的金属3D打印技术。

由于打印不需要支撑结构，粘合剂喷射系统可以使用其整个构建体积。这使其能够与传统制造在成本上竞争，即使是中低批量生产也是如此。

此外，与DMLS/SLM相比，BinderJetted零件具有更光滑的表面和更锋利的边缘，因此可能不需要额外的精加工操作。与DMLS/SLM相比，原料金属粉末的成本也较低，这对单价起着很大的作用。

另一方面，使用BinderJetting生产的零件的内部孔隙率总是在0.2%到2%左右。请注意，内部空隙可能不会影响技术数据表中显示的抗拉强度，但会大大降低零件的疲劳强度。

请记住，烧结步骤与显着的零件收缩有关。这种收缩是非均匀的，难以高精度预测。在实践中，需要多次试印才能最终得到一个CAD文件，该文件将产生具有所需最终尺寸的零件。但是，该过程的可重复性非常好。这意味着在成功校准后可以制造更大体积的该零件。

高性价比的批量生产

打印无需支撑

比DMLS/SLM更光滑的表面

性能低于锻造金属

只有经过试验才能得到精确的尺寸

目前有限的材料范围

金属结合剂喷射的技术特点