近年來(lái)，隨著人們對(duì)這項(xiàng)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(jìng)爭(zhēng)對(duì)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(lái)步履維艱，但是ExOne所設(shè)計(jì)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(jìng)爭(zhēng)地位。

南極熊希望，中國(guó)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(diǎn)，加快發(fā)展。

粘合劑噴射3D打印技術(shù)越來(lái)越強(qiáng)大

預(yù)計(jì)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(huì)達(dá)到前所未有的水平。這標(biāo)志 著這項(xiàng)工藝迎來(lái)了一個(gè)非常重要的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，那就是從長(zhǎng)期被大眾視為小眾市場(chǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)槿缃竦囊环N不可或缺的力量！

對(duì)于關(guān)注這項(xiàng)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(jì)將來(lái)還會(huì)有更多的機(jī)器涌入市常

與此同時(shí)，作為粘合劑噴射3D打印技術(shù)的先鋒者、市場(chǎng)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(xiàng)。



△(左起第二個(gè)) 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(lái)移動(dòng)粉盒的X1D1自動(dòng)引導(dǎo)車（AGV）。南極熊備注：在全球3D打印產(chǎn)品庫(kù)中，已經(jīng)收錄一批金屬粘合劑噴射3D打印機(jī)

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

業(yè)內(nèi)人士越來(lái)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(lái)越重要。

換句話說(shuō)，你今天可以以高價(jià)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(guò)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(dú)特優(yōu)勢(shì)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(duì)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(jià)格合理的金屬零件時(shí)，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(duì)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(duì)于生產(chǎn)輕量級(jí)電動(dòng)汽車尤為重要，電動(dòng)汽車迎來(lái)爆發(fā)，而且日趨成熟起來(lái)。

這個(gè)轉(zhuǎn)變對(duì)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(jì)指南和質(zhì)量評(píng)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(lái)越激烈，卻忽視了技術(shù)發(fā)展至今的背后所耗費(fèi)的精力和時(shí)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(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，其開發(fā)涉及到與公立和私立大學(xué)、政府實(shí)驗(yàn)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(xiàng)幾乎不可實(shí)現(xiàn)的技術(shù)，許多人一路上都放棄了，說(shuō)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(gè)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(lái)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(shí)位于美國(guó)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(dú)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(tái)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(xiǎn)家，他依靠敏銳的嗅覺捕捉到到該技術(shù)將會(huì)帶來(lái)不可估量的機(jī)會(huì)。

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?yàn)樵摰貐^(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(duì)他來(lái)說(shuō)似乎并不是一個(gè)遙不可及的概念。當(dāng)時(shí)，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(gè)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(xiàng)目”是一個(gè)術(shù)語(yǔ)，用來(lái)描述由一個(gè)小型的、結(jié)構(gòu)松散的團(tuán)隊(duì)開發(fā)的項(xiàng)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(tái)金屬粘結(jié)劑噴射3D打印機(jī)。RTS是“快速加工系統(tǒng)”的簡(jiǎn)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(gòu)了。

然而，在當(dāng)時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)存在嚴(yán)重的局限性特別是粉末顆粒的尺寸。這臺(tái)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(dòng)很容易，但是交付的最終零件含有很多孔隙，很難通過(guò)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(gè)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(duì)多年來(lái)關(guān)注的重點(diǎn)。