具备粘结剂喷射技术成型潜力的金属和非金属材料超过40种

金属粘结剂喷射技术对材料、粘结剂以及打印工艺（包括粘结剂的喷射量、粉末中的压力分布、沉积时间等）、烧结制度、零件设计等有着重要的依赖关系，对用于粘结剂喷射3D打印的新材料进行认定是一项复杂的工作，它涉及上述多种因素的相互匹配。本期，3D打印技术参考主要介绍该领域的材料情况，文章归属《粘结剂喷射金属3D打印专题二》。

至目前，可用于粘结剂喷射成型的金属材料远远不及其他金属3D打印技术，但前者基于在低成本、批量化制造方面的巨大优势，获得了极大关注。HP和Desktop Metal等公司在前几年备受关注，但截至目前，这两家公司最初宣传的高量产解决方案都还未上市，Desktop Metal则是在去年推出了一款中量产的中间版本。

Desktop Metal Shop System

在该技术领域，目前已商业化的打印机品牌还属Exone以及Digital Metal，前者当属该领域的领导者。Exone金属打印机既可成型金属材料，也可成型陶瓷和复合材料。此前，该公司推出的官方认证材料仅有6种，在过去几个月中Exone对其客户打印的材料进行了严格评估，新认定14种可打印材料，包括6种金属合金、6种陶瓷和2种陶瓷-金属复合材料。加之该公司同期开发的M2工具钢达到最高合格状态，其可成型材料总量达到21种。

目前已确定的可用于粘结剂喷射技术的金属材料种类较少，主要是因为严格的企业标准。而实际上用户所打印的材料要远多于官方给出的材料种类。在应用终端，只要材料性能达到客户要求即可称之为合格，它适用于特定的应用，但可能并不满足广泛的商业要求。

Exone对此类客户认定的材料规定了一个新的类别，即“客户资格”，加上还有一些是研究机构正在开发且被认为是可打印的材料， Exone将适用于粘结剂喷射技术的材料分为以下三类：

从这些材料可以看到，一些常用的金属材料如316L/304L不锈钢、模具钢、工具钢、钛合金、镍基合金等都可以通过粘结剂喷射技术成型，且都获得了应用。2019年，瑞典Digital Metal推出了两种“超级合金”DM247和DM625，实际上就是两种镍基合金的牌号，这是该公司为满足航空航天、汽车和工业领域对3D打印高温合金材料的需求增长而开发。

Digital Metal材料性能数据（含新推出的纯铜）

铝合金是汽车和航空航天业中最常用的金属之一，但其在粘结剂喷射成型技术中一直面临挑战，其主要原因是在打印完成后的烧结过程中容易导致铝合金燃烧。不过在今年3月， ExOne已经成功实现了现了6061铝合金粘结剂喷射3D打印。

ExOne粘结剂喷射技术可用于3D打印的铝合金

铜的粘结剂喷射成型一直在被研究，2015年的一项研究使用Exone的打印机证明了铜的可打印性，同时也阐明纯金属粘结剂喷射成形面临的一个主要挑战是提高零件的烧结性和致密性。不过，纯铜的粘结剂喷射成型也已经被克服。今年2月，Digital Metal宣布推出纯铜3D打印材料，成为第一个为粘结剂喷射3D打印系统提供官方认证的纯铜材料和工艺的设备商。

Digital Metal粘结剂喷射技术3D打印的纯铜

粘结剂喷射工艺虽然简单，但是，优化设备、粘结剂、粉末和后处理步骤，提供市场所需的每种粉末的精确密度和材料冶金性能，是一项严肃的工作。目前，粘结剂喷射成型技术已用于汽车、航空航天、国防、能源和消费类应用的精密最终用途零件制造，其应用潜力和挑战同在。