面向工业化量产,GE粘结剂喷射金属3D打印发起合作伙伴计划

除了航空航天和医疗,大多数行业都在努力的寻找生产经济上可行的金属增材制造产业化机会。考虑到诸如技术和流程的复杂性,对质量控制流程的需求以及与任何新技术相关的学习曲线之类的问题,推动增材制造进入产业化所遇到的挑战并非是一家公司所能面对和全面解决的。

面向量产,GE粘结剂喷射金属3D打印发起了合作伙伴计划,通过共同开发并共享知识,以充分实现增材制造所带来的变革性收益。

创新来自上下游结合

block 资金加速技术发展

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。

粘结剂喷射金属3D打印突出优势

  • 效率高
  • 经济性的粉末
  • 无复杂的去支撑要求

GE_H2来源:GE

根据3D科学谷的了解,GE于2017年宣布进入到了粘结剂喷射金属3D打印技术领域,并对外公布了一台基于粘结剂喷射工艺的原型3D打印设备。

粘结剂喷射金属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,特别是在不锈钢、铝零件快速制造方面,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。

block 合作催化产业化进程

面向自动化量产,GE通过打造合作伙伴关系的目标是将20多年的增材制造产业化进程压缩到三年内。根据3D科学谷的了解,为此,GE与合作伙伴的合作进程将分为三个阶段:

阶段1的目标是零件开发,通过配备1-2台粘结剂喷射金属3D打印设备,GE派驻设计和工程团队与合作伙伴一起推动零件开发。通过制造原型,进入初期的低速打印以进行测试、验证,同时监视OEE数据以为建立所需的平台进行改进,最后针对生产需求所需要调整来设备、软件、粘结剂、过程和材料的进一步开发。

阶段2的目标是试生产线,通过配备4-8台粘结剂喷射金属3D打印设备,打造具有可复制可扩展性的样板生产线项目,并通过监控设备之间的差别,可扩展性,以优化良率和生产效率,从而实现平台成熟度。在这个实现产线的成熟度过程中,同时实现开发更多的零件,并完成自动化概念测试。

GE_LINE来源:GE

阶段3的目标是工厂级解决方案,通过配备12台以上的粘结剂喷射金属3D打印设备,GE与每个行业的合作伙伴一起开发自动化解决方案,通过软件支撑产业化发展,GE的客户可以选择在自己内部建厂或将规模化生产外包给GE Additive的早期合作伙伴。

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3D科学谷Review

与PBF基于粉末床的选区激光熔化金属3D打印工艺相比,Binder Jetting粘结剂喷射金属3D打印技术具有几个关键优势:更具经济性的粉末材料(类同于MIM工艺所用的金属粉末材料);不需要支撑结构;高效的打印速度适合大批量生产应用,从汽车、飞机零件到医疗应用。

Binder Jetting粘结剂喷射金属3D打印技术与几乎所有其他金属3D打印工艺相比都是独一无二的,因为在3D打印过程中不会产生大量的热量。这使得高速打印成为可能,并避免了金属3D打印过程中的残余应力问题。

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。粘结剂喷射金属3D打印技术有可能取代小批量,高成本的金属注射成型,还可以用于生产其他领域复杂而轻便的金属零件(例如齿轮或涡轮机叶轮),大幅降低3D打印成本,并缩短交货时间。

block 仿真释放产业化可能

不过Binder Jetting粘结剂喷射金属3D打印技术由于烧结过程中发生的零件收缩,需要通过补偿以解决失真。仿真软件工具可以更好地模拟和预测补偿方案,然后相应地调整零件几何形状。根据3D科学谷的了解,在这方面,包括Simufact等软件推出了金属粘结剂喷射仿真技术,以实现批量生产。

实时仿真方面ANSYS的Discovery Live平台允许对CAD模型进行更改,以显示流体或空气流量如何实时受到影响,并且任何人都可以使用,而不仅仅是专家。Discovery Live可以让工程师立即检查其设计变更的影响,这个平台支持流体、结构和热模拟应用。这使得设计师可以通过交互的方式探索简单和复杂变化的影响,迭代变得更加快速便捷。

根据3D科学谷的市场观察,随着针对金属粘结剂喷射工艺的仿真技术发展,将释放Binder Jetting粘结剂喷射金属3D打印技术的发展潜力,根据3D科学谷的市场观察,未来,模具、铸造、金属注射行业将首先受到Binder Jetting粘结剂喷射金属3D打印技术的影响,而汽车行业或将是最先直接受益于Binder Jetting粘结剂喷射金属3D打印技术的发展应用领域。

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