粘結劑噴射金屬打?。˙inder Jetting, BJ)是一種采用"線掃描"方式的增材制造技術,其通過噴頭選擇性噴射粘結劑液滴與粉末材料結合,逐層堆積形成三維實體。該技術核心流程包含四個階段:粉末床制備(均勻鋪展金屬粉末)、粘結劑選擇性沉積(通過多噴嘴精確噴射)、逐層構建(重復鋪粉與粘結過程)以及后處理(包括脫脂和燒結)。與傳統激光熔融技術相比,BJ技術全程無需高熱輸入,避免了熱應力引起的變形和翹曲問題,同時支持多種金屬材料包括不銹鋼、鈦合金、高溫合金等的加工。
核心優勢與性能指標
BJ技術顯著優勢體現在五大維度:一是成型效率高,噴頭一次性噴射整個層片,速度比激光增材快3-5倍,日產量可達數百件;二是材料成本低,采用普通金屬粉末(非高純球形粉),成本僅為激光增材的1/3-1/2,且未粘結粉末回收率超95%;三是復雜結構適配性強,可制造內部鏤空、lattice結構等傳統工藝難以實現的幾何形狀;四是無需支撐結構,簡化后處理流程;五是設備成本可控,僅為激光設備的1/5-1/10,降低中小型企業進入門檻。典型性能指標包括打印精度±0.1mm、綠坯致密度55%-62%、燒結后致密度>99%。
材料創新與關鍵技術突破
材料體系涵蓋鐵基合金、鈦合金、銅合金、難熔金屬等,其中粘結劑研發是技術核心。國內企業如三帝科技已開發水基環保型和高強度溶劑基兩類粘結劑,共20余種工藝配方,通過PVP交聯優化和界面離子鍵強化提升坯體強度。國際研究聚焦環保粘結劑,例如果酸鹽螯合劑替代傳統有毒溶劑,實現燒結收縮率從20%降至2%的突破。關鍵技術突破包括:高精度鋪粉系統(鋪粉厚度精度±0.01mm)、多噴頭協同控制(分辨率達1200DPI)、智能燒結工藝(控形控性技術)。
應用領域與產業化案例
BJ技術已在五大領域實現規?;瘧茫?/p>
技術挑戰與解決方案
當前BJ技術面臨三大挑戰:
燒結收縮控制:不同厚度零件燒結收縮率差異導致變形,解決方案包括開發非犧牲性粘結劑(Meta Additive)和優化粉末粒度分布(雙峰粉末填充);
產業化成本限制:粉末成本較高制約大規模應用,需通過規?;a降低材料價格。
康明斯公司采用BJ技術制造發動機噴槍頭適配器,通過零部件生產審批程序(PPAP)驗證,標志著技術成熟度獲工業認可。
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