掀起电动汽车供应链中部署3D打印的一角？理光布局铝粘结剂喷射自动化3D打印

近日，增材制造 (AM) 全球工业界的两大巨头理光和西门子已开始合作，利用西门子数字工业软件和西门子增材制造网络来构建理光的金属粘结剂喷射 (MBJ) 平台。 合作涉及到理光通过西门子的数字化解决方案来优化其铝零件输出的MBJ粘结剂喷射3D打印工作流程。

▲理光3D打印铝合金零件

理光

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充满挑战的铝

3D科学谷在《一文看懂铝合金制造在3D打印领域的现状与发展态势》中谈到铝合金与3D打印技术存在多种结合方式。铝合金的3D打印正在更多的“绑定”金属3D打印工艺，从而形成多样化的发展，并且带来了持续发展的机遇。通过粘结剂喷射间接金属3D打印工艺实现铝合金零部件增材制造具有了更高可行性。

此前，作为汽车制造中大量使用的铝合金材料，一直以来难以搭上粘结剂喷射技术的顺风船，以更低的成本和更高的效率实现汽车零部件增材制造。主要原因是粘结剂喷射3D打印工艺在完成打印后需要进行烧结后处理，在此过程中易导致铝合金燃烧，这是粘结剂喷射3D打印进行铝合金加工的一大挑战。

3D科学谷白皮书

根据3D科学谷，理光于2021年11月推出了粘结剂喷射金属3D打印设备，理光在金属粘结剂喷射金属3D打印领域并非先行者，但该公司在喷墨打印头市场的世界领先专业知识可能是一项强大的资产，就像惠普一样，这家日本公司对其增材制造开发进行相对严格的保密，其中大部分是在其位于英国的客户体验中心进行的。

理光声称其3D打印技术可以批量生产铝合金部件，而铝合金因导热性好且重量轻而被广泛使用，更是制造散热器的重要材料。理光的金属3D打印技术可以生产形状更复杂的金属部件，如复杂的狭窄管道。使用铸造和切割等传统金属加工方法无法生产此类零件，而使用基于激光的3D打印则成本很高。

规模化、自动化

通过与西门子合作开发粘结剂喷射金属3D打印生产流程的整体解决方案，以使用粘结剂喷射金属3D打印技术批量制造铝制零件，理光正在掀起电动汽车供应链中部署3D打印的一角，尤其是在更好的满足电动汽车制造过程的低碳排放方面。电动汽车制造过程的目标是最大程度地脱碳、扩大规模并整合自动化——同时以数字方式跟踪供应链中每个步骤的流程。

3D科学谷认为理光之所以选择铝，是因为它是最具挑战性的烧结材料之一，但由于其成本低、重量轻且用途广泛，因此将成为许多粘结剂喷射金属3D打印应用的理想材料。不过铝合金的连续烧结过程异常具有挑战性，不仅仅需要实现高的密度还需要防止产品的变形。为了防止金属颗粒在烧结过程中熔化成圆形液滴是个充满挑战的过程，这需要像保持金属的体素一样仅仅去除粘合剂并防止氧化。

事实上，铝材料是 Desktop Metal 和 ExOne 战略中的关键材料之一。ExOne 在 2021年3 月份宣布已开始成功地开始使用粘结剂喷射打印和烧结 6061 铝，通过粘结剂喷射打印和连续烧结的结合，可以制造 99% 的高密度的铝合金零件，突破传统的材料特性和实现严格的几何控制，这是几十年来的一个突破。这其中Abbott的连续烧结炉在倡导优化 Al 6061 粘合剂喷射技术，并使其更适合生产的新方法方面发挥了关键支持作用。

根据3D科学谷的观察，当一种材料相对便宜，但又难以通过3D打印加工的时候，市场上开发这种材料以适用于3D打印加工技术的当前动机就变得不足，因为相对于3D打印设备的价格来说，材料的价格对最终产品的价格所起到的作用并不明显。不过如果有一种方法，使得这种相对便宜的材料变得容易加工，市场就在酝酿很大的反转机会。

反转机会在于连续烧结工艺与BJT-粘结剂喷射金属3D打印技术的成功结合，带来AL 6061 以重要的方式改变制造业的局面，尤其是对汽车、航空航天和其他行业的改变，实现更轻量化的铝零件制造，同时满足经济性和产品质量一致性的要求。

通过西门子的机床联网产品（Brownfield Connectivity）解决方案，理光已开始监控、收集和存储与MBJ粘结剂喷射3D打印流程每个步骤的质量控制相关的数据，从订单获取、生产规划和制造到零件交付交易结束。西门子和理光都对这一合作以及他们将联合开发的电气化应用（尤其是电动汽车）解决方案商业化特别感兴趣。

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