伴隨著GE對Arcam和SLM Solutions的收購風波，3D打印家族中的粉床熔化成形工藝奠定了在媒體界寵兒的地位。粉床熔化成形工藝在成形制造全密度結構的材料，特別是金屬材 料，具有其獨特的優勢。不過，在3D打印這個領域，可謂是一個藤上七朵花。今天要講到的是粘合劑噴射成形技術，這種工藝可以成形金屬、陶瓷、砂模等多種不 同材料、不同功能的器件。靖哥有幸請到博士生白云，為大家專業解讀粘合劑噴射成形技術的方方面面。

作者簡介：

白云，本科畢業于Missouri S&T的機械系，目前在VirginiaTech DREAMS Lab攻讀機械工程的博士學位。作者主要的研究方向是Binder Jetting技術以及熱傳導性材料(如純銅)的增材制造。作者的博士研究也包含納米材料在BinderJetting中的應用。

概念

Binder Jetting的發明要追溯到80年代末和90年代初，主要歸功于MIT的兩個教授(EmanuelSachs & Michael Cima)。起初這項技術的專利名稱叫做Three-dimensional Printing，作者推測可能是由于粘合劑噴射的過程與普通家用噴墨打印機的過程極為相似，只是打印材料由紙變為了粉末，才有了這樣一個名字。由于3D 打印這個名字后來被廣泛的用到了其他增材制造技術的身上，更多人選擇使用ASTM標準所定制的名字-BinderJetting，但這也導致一些人對這個 名字感到陌生。

應用

· 原型全彩打印

· 全密度金屬直接成形

· 砂模鑄造成形

技術特點：優勢&限制

技術優勢：

1)可選擇的材料種類很多，并且開發新材料的過程相對簡單。由于Binder Jetting的成型過程主要依靠粘合劑和粉末之間的粘合，因此眾多材料都可以被粘合劑粘成型。同時，在傳統粉末冶金中可以燒結的金屬和陶瓷材料又有很 多，因此很多材料都具備可以使用BinderJetting制造的潛力。同時Binder Jetting的打印機可以具有很大的材料選擇靈活性，不需要為材料而改變設備或者主要參數。目前可以使用Binder Jetting直接制造的金屬材料包括多種不銹鋼，銅合金，鎳合金，鈦合金等。

3)成型過程中不會產生任何殘余應力，因為不會融化粉末而是因此可完全通過粉床來支撐懸空結構而無需任何額外的支撐結構，也不需要 在打印過程中將整個零件固定(anchor)在粉末底部的基座上(與SLS類似)，所以在結構設計上具備更大的自由度，打印完成后也無需去除支撐這一步。

Voxeljet VXC 800連續成形過程(Exone)

5)打印件精度較高。例如Hoganas的產品具有很高的精度和光滑度(經過處理后)，可以做非常精致的首飾品。

Hoganas藝術設計(Hoganas)

6)設備成本相對低廉 。比起動輒百萬美元級的金屬3D打印機，ExOne的打印機售價則低很多。

技術限制：

任何技術都存在著不足之處，Binder Jetting當然也不例外：

1)這當中最主要的當屬直接制造金屬或陶瓷材料時的低密度問題。與金屬噴射鑄模(metalinjection molding)或擠壓成型(die pressing)等粉末冶金工藝相比，BinderJetting成型的初始密度(green density)較低，因此最終產品經過燒結后密度也很難達到100%。盡管這種特性對于一些需要疏松結構的應用有益處(如人造骨骼，self- lubracatingbearings等)，但對于多數要求高強度的應用卻是不令人滿意的。但是在借助一些post-processing的手段情況 下，很多金屬材料還是可以達到100%的密度的。

總之，Binder Jetting作為一項雖然目前不是很主流的金屬增材制造技術，但卻因為以上提到的特點而在一些領域極具競爭力，當然這項技術的一些自身不足也限制了其更 廣泛的應用。作者通過對BinderJetting的長時間的研究，對這項技術的前景非常看好，并且期待有新的技術進步會將Binder Jetting的特點更加發揚光大。作者在撰寫此文的過程中也深感到，世界上沒有所謂的最好的增材制造技術，關鍵是如何將各項技術各取所長并應用在最合適 的領域上。

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