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GE即将推出金属零件的粘结剂喷射3D打印设备万芳建筑塑料

塑料    
2020年02月14日

近年来,通过粘结剂喷射 ( binder jetting)工艺进行金属3D打印的设备受到了投资人的青睐。从投资市场方面,大量的投资资金因看好高速度、大批量和低成本的因素,而进入到了粘结剂喷射 3D打印领域,后起之秀Desktop Metal, Markforged,Digital Metal等均是该领域的代表性企业。

现在,GE也进入到了粘结剂喷射 3D打印技术领域。GE 增材制造透露,其粘结剂喷射3D打印设备的原型已研发成功,这些设备将在2018年中期正式推出市场。

替代铝、铁等金属铸件

GE对外公布了一台基于粘结剂喷射工艺的原型3D打印设备,其构建体积为:300 x 300 x 350 mm。仍有一款构建体积为原型设备2-3倍的设备目前正在研发中。原型设备的打印速度为40立方英寸(655立方厘米)/小时,GE的研发成员表示设备的速度还将可以提高至600-700英寸(9832-11470立方厘米)/ 小时。

GE 增材制造的技术创新主管Sands 表示,GE粘结剂喷射新设备打印零件所需的时间约为市场上某同类设备打印所需时间的一半。

显然,高速度是GE看重这个技术的重要原因。那么,GE希望将这一3D打印技术应用在哪些领域呢?

对此,GE 增材制造的总经理Ehteshami 表示,每年仅是GE内部就会消耗大量的金属铸件。然而传统的金属铸造工艺周期长,模具制造成本高,很多情况下不能满足制造业产品快速迭代的需求以及控制成本的需求。这个情况在航空航天行业和汽车制造行业尤为突出。同时,这两个行业对于引进可以提高生产效率的新技术也最为积极。

而粘合剂喷射3D打印技术可以在短时间内快速制造出金属零件,使制造周期明显缩短,特别是在铝、铁零件快速制造方面,可以与铸造工艺进行竞争。该技术在需要快速制造铸件的制造行业中具有应用潜力。

GE 研发的粘合剂喷射3D打印设备的特点是,比粉末床熔融设备(包括选区激光熔融和电子束熔融)速度更快,更便宜。GE 粘合剂喷射3D打印设备中的核心技术之一是一种特殊的粘合剂。通过粘合剂喷射系统制造的金属零件,在打印完成后,将通过热处理工艺进行加工。GE 的研发团队正努力优化热处理过程,加强热处理强度,优化失真,并希望能够将该技术与其他制造技术进行整合。

GE 计划在2018年中期推出粘合剂喷射3D打印设备,该设备的客户群体包括GE内部的需求部门和公司外部的制造业客户,GE内部需求部门希望能够在2018年6月得到第一批交付的产品。

GE粘合剂喷射3D打印设备的研发工作是在GE 位于美国辛辛那提的增材制造的培训中心(ATC)进行的。目前该中心拥有超过100台的3D打印设备,用于制造不锈钢、钴基、镍基、铝、铬镍铁合金、钛和其他金属零件。

粘结剂喷射3D打印技术是通过材料喷射和烧结工艺的相互结合来生产完全密度的金属零部件。 成本较低的设备也意味着零件成本大大降低,大批量成本较低的零部件是走向生产的关键要素。

目前市场上活跃的几个粘结剂喷射3D打印设备品牌,在技术上各具特色。例如,Desktop Metal的DM生产系统据称是用于批量生产高分辨率金属部件的最快的3D打印系统。该公司的DM生产系统采用专有的单通道喷射(SPJ)技术,可将金属零件加工速度提高到现有激光金属3D打印系统的100倍。 Desktop Metal认为DM生产系统将使制造商能够显着降低其成本,从而使该技术成为铸造的替代技术。

粘结剂喷射3D打印设备老牌企业ExOne的设备也可以用于金属打印,ExOne提供金属粉末包括钴—铬(Co-Cr)合金,镍合金(IN Alloy 718),铁—铬—铝合金,不锈钢和碳化钨(WC)材料。2015年还推出了大型的3D打印系统——Exerial。该Exerial系统能够使客户通过一种间接打印技术来进行工业化的批量生产。另一家老牌企业德国voxeljet公司则主要将粘结剂喷射及技术应用于打印砂子、PMMA和陶瓷等材料。

目前通过粘结剂喷射技术来进行金属零件3D打印的局限性之一在于零件的大小。GE 粘结剂喷射3D打印设备在打印尺寸上的扩展,打印速度方面的表现,以及其特殊的粘结剂材料,是否将给粘结剂喷射技术在金属零件制造领域带来新的突破,让我们保持关注。

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