粘結劑噴射金屬增材制造(MBJ),也稱粘結劑噴射金屬3D打印,以干燥金屬粉末為材料,在成型平臺上均勻鋪展形成薄層,噴射粘結劑至金屬粉末表面使后者固化,逐層堆積形成生坯,打印完成后利用脫脂、燒結工藝去除粘結劑,金屬粉末通過擴散過程結合成致密金屬鍵。
粘結劑噴射金屬增材制造可以采用的金屬材料主要包括不銹鋼、鈦合金、硬質合金等。Ti-6Al-4V屬于α+β雙相鈦合金,以鈦為基體,以鋁為α穩定相,以釩為β穩定相,具有密度小、比強度高、耐腐蝕等優點,可以用于航空發動機葉片、飛機機身結構件、生物植入物等制造領域。Ti-6Al-4V是一種重要的粘結劑噴射金屬增材制造用合金材料。
粘結劑噴射金屬增材制造在生產復雜零部件、縮短生產周期、降低生產成本等方面具有明顯優勢。我國“增材制造與激光制造”重點專項2024年度項目申報指南中,提出圍繞航空航天、能源動力、兵器等領域高效率、高質量增材制造的迫切需求,開展粘結劑噴射金屬增材制造技術與裝備研究。
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行業分析人士表示,在全球范圍內,粘結劑噴射金屬增材制造商業化布局正在加快。從粘結劑噴射金屬3D打印設備方面來看,相關布局企業主要有瑞典Digital Metal、美國HP、美國GE、美國Desktop Metal、中國易制科技、中國峰華卓立、中國三帝科技等。其中,易制科技是我國一家專注粘結劑噴射3D打印技術的公司,技術覆蓋粘結劑噴射金屬3D打印,設備包括EASYMFG M550 Max、EASYMFG M150Inno、EASYMFG M400 Pro等。
從粘結劑噴射金屬增材制造服務方面來看,英國GKN集團成立GKN Additive品牌,使用粘結劑噴射金屬增材制造技術應用在客機、運輸機、汽車等領域;印度INDO-MIM進入粘結劑噴射金屬3D打印技術領域深度布局,Desktop Metal、HP等公司為其提供技術服務。
現階段,雖然粘結劑噴射金屬增材制造技術已經受到了多家企業關注,在復雜結構件批量生產方面進展迅速,但依然存在燒結收縮導致工件尺寸精度下降、鎳基高溫合金等部分材料制成的工件力學性能不足等問題,技術還需持續優化。