南極熊：以色列XJet噴墨金屬3D打印機的對比優(yōu)勢

2016年11月，南極熊特約記者到以色列造訪了3D打印領(lǐng)域的當紅炸子雞“XJet”，噴墨金屬3D打印開創(chuàng)者，讓金屬3D打印像噴墨一樣層層構(gòu)造物體。


以色列XJet的噴墨金屬3D打印機在不斷刷新我們對“黑科技”的認知。XJet以他們的NanoParticle Jetting技術(shù)而聞名全球，第一代噴墨金屬3D打印機將在2016年11月15日的德國法蘭克福Formnext展會上驚艷亮相�，F(xiàn)在，它不僅能夠打印金屬，還能打印陶瓷，從而進一步拓展了XJet的3D打印技術(shù)。

△XJet有66名公司成員了

作為3D打印界的“游戲顛覆者”，早在2016年5月的佛羅里達州奧蘭多市的RAPID展會上，Xjet就介紹了他們的NanoParticle Jetting技術(shù)（NPJ）。在此之前，XJet宣布將額外進行一輪融資，融資金額高達2500萬美元。這輪融資通過星火投資基金由Catalyst CEL基金和Autodesk公司領(lǐng)投。值得一提的是，Catalyst CEL基金是以色列-中國的私募股權(quán)投資基金。


△XJET的CBO Dror Danai（左）和CEO Hanan Gothait （右）

XJet首席執(zhí)行官兼創(chuàng)始人Hanan Gothait說：“經(jīng)過多年的研究，我們擁有超過50種注冊專利。我們很高興能夠達到這一發(fā)展的里程碑，利用NanoParticle Jettin技術(shù)生產(chǎn)高品質(zhì)材料，極大地造福制造業(yè)�！�

XJet的首席商務(wù)官Dror Danai說：“陶瓷材料的拓展能夠讓我們進入更多領(lǐng)域，例如牙科，醫(yī)療和特定的工業(yè)應(yīng)用。在formnext展會上，我們將向人們演示陶瓷噴墨技術(shù)，鼓勵更多的行業(yè)者進入這個領(lǐng)域�！�

南極熊了解到，XJet已經(jīng)從事了十年的金屬3D打印的研發(fā)，目前總共申請了55項專利，一共有66名員工。與一些知名3D打印巨頭企業(yè)都有著合作關(guān)系。
△XJET 3D打印技術(shù)的進化源泉。最開始時候惠普的平面打印技術(shù)，接著進化到Objet噴射3D打印技術(shù)（材料是石膏粉末+粘合劑+著色劑），現(xiàn)在進化到XJET 3D打印技術(shù)（材料是金屬微顆粒+粘合劑），技術(shù)路線一脈相承但又得到巨大進步。

據(jù)XJet介紹，他們把這項創(chuàng)新技術(shù)的優(yōu)勢總結(jié)為“三維創(chuàng)新”：高精細節(jié)，安全封裝和自由設(shè)計。


第一個維度是高精度的細節(jié)。其優(yōu)勢來源于納米級顆粒，超薄的打印層（薄至2微米）能夠制造極其精密的物件.



△納米級的金屬顆粒


△超薄的打印層（薄至2微米）



△非常光滑的表面質(zhì)量

第二個維度是安全封裝，簡單可依賴，穩(wěn)定性高。其有兩個含義：第一個是納米級顆粒封裝于液體中，第二個是打印墨水封裝于墨盒里，提供更好的安全性和輕便性。


△液體封裝的納米級金屬顆粒材料


△墨盒封裝的打印原材料



△XJet噴墨金屬3D打印機的噴頭，正在噴出材料液滴


△XJet噴墨金屬3D打印機，材料液滴在層層打印


△液體材料經(jīng)過高溫后蒸發(fā)了，剩下金屬部分。南極熊不得不佩服這個奇思妙想！


△XJet噴墨金屬3D打印機內(nèi)部結(jié)構(gòu)


第三個創(chuàng)新維度是自由設(shè)計。這項技術(shù)無視支撐結(jié)構(gòu)的復雜度，幾何限制幾乎為零，無需借助任何外力即可通過專門的技術(shù)融化去除支撐結(jié)構(gòu)。


下圖是傳統(tǒng)支撐結(jié)構(gòu)與XJet支撐結(jié)構(gòu)對比：


最后，我們向大家展示一些XJet的精美作品，領(lǐng)略一下新科技所帶來的獨特魅力。


△XJet噴墨金屬3D打印機打印的陶瓷樣品，牙齒

△XJet噴墨金屬3D打印機打印的金屬件

求大神解答：液體材料蒸發(fā)后，納米金屬顆粒是通過什么結(jié)合在一起的？如果也是通過加熱，這個熱源跟蒸發(fā)液體的熱源是不是同一個？我看他們官網(wǎng)上的介紹說溫度在300攝氏度，這對很多金屬來說溫度是不是有點兒低�；蛘哒f金屬被粉碎到納米級別的時候，金屬間的結(jié)合可能不需要傳統(tǒng)意義上的高溫。。。

材料
用于3D噴墨打印的碳化鎢/鈷油墨組合物
Xjet的碳化鎢/鈷油墨組合物中包括作為載體起作用的液體媒介物，作為亞微米顆粒、納米粒子的碳化鎢(WC)和鈷(Co)。鈷也可以在油墨中以前驅(qū)體(precursors)的形式存在，例如可溶解的有機鈷化合物、鹽或絡(luò)合物。

這種油墨在完成Xjet的3D打印之后，生坯被送去經(jīng)受燒結(jié)過程，在真空和低溫度(幾百攝氏度)下加熱，其中有機材料被除去(脫結(jié)合階段)，隨后是在接近于Co的熔點的溫度進行的液相燒結(jié)。在燒結(jié)之后，可達到切割刀具所需要的機械強度和硬度。

碳化鎢是硬質(zhì)合金的主要原料，硬質(zhì)合金是由細顆粒的硬質(zhì)合金由粘結(jié)金屬硬質(zhì)合金制成的復合材料，是一種非常硬的材料，經(jīng)常使用在機械和汽車工程和建材行業(yè)。硬質(zhì)合金模具是鋼模的的壽命十幾倍乃至幾十倍，硬質(zhì)合金模具高硬度、高強度、耐腐蝕、耐高溫并且膨脹系數(shù)小，一般都是采用鎢鈷的硬質(zhì)合金。

在這方面，德國弗朗霍夫（Fraunhofer）研究所的研究人員已經(jīng)成功地使用3DP粘合劑噴射三維打印技術(shù)生產(chǎn)硬質(zhì)合金模具。在3D 科學谷看來，現(xiàn)在Xjet的碳化鎢/鈷油墨組合物技術(shù)或許與Fraunhofer將產(chǎn)生競爭關(guān)系。

當然，這種特殊的油墨只是Xjet材料技術(shù)中的一例，Xjet對材料布局的全面版圖目前3D科學谷還不得而知，只是透過Xjet又在光伏領(lǐng)域的專利申請來看，3D科學谷認為Xjet對特殊材料以及特殊應(yīng)用的打印“情有獨鐘”。

設(shè)備
具有可移動打印頭的噴墨打印系統(tǒng)
Xjet的噴墨打印系統(tǒng)包括：能夠在打印過程中相對于彼此移動的兩個或更多的打印單元；具有一個或多個打印頭的打印單元共同形成了頭部設(shè)置；以及控制器用以控制所述打印單元的移動以在打印過程中動態(tài)地改變所述頭部設(shè)置。

每秒鐘噴射出上千滴“油墨”，聽起來有點像大幅面數(shù)碼打印 以及紡織品的打印，Xjet的特別之處在于其噴射頭多次經(jīng)過相同區(qū)域，每次具有小的偏移，使得每個噴嘴在若干略微不同的位置噴射。因此，給定噴嘴所形成 的打印區(qū)域會與一個或多個其它噴嘴的打印區(qū)域重疊。由于相同區(qū)域由多 于一個的噴嘴打印，因此這些重疊的打印區(qū)域可以用來減輕噴射不足或完 全不噴射的缺陷噴嘴的影響。因此，使用這種具有重疊打印區(qū)域的多次通 過式噴射可以使得系統(tǒng)即使在具有若干缺陷噴嘴的情況下仍能夠形成高 質(zhì)量的打印。

判斷噴嘴缺陷和需要打印補償?shù)膮��?shù)可以包括例如噴射脈沖、波形、幅值和/或溫度。另外，在設(shè)備的維護站區(qū)域，噴嘴還接受各種維護程序，包括例如使用液體或空氣沖洗噴嘴、擦拭并且/或 者刷掃噴嘴和/或孔板、對整個噴嘴組或部分噴嘴進行火噴射、對噴嘴 進行加熱或冷卻或者使用液體清洗頭部。可以分析檢查結(jié)果以檢測出例如失效噴嘴、薄弱噴嘴、彎曲 噴嘴、不適當?shù)哪�滴量或打印頭的不對齊還可以更換具有永久缺陷的噴嘴。

特殊裝置
帶有自清洗、防沉積與除煙氣裝置的打印系統(tǒng)
Xjet帶有整合的清洗機構(gòu)的打印頭裝置包括：液體分配頭，包括一個或多個液體分配噴嘴，這些噴嘴被包含在噴嘴板內(nèi)，所述液體分配頭是由至少第一壓力和第二壓力來驅(qū)動的；以及防護罩，包括在噴嘴前面的開口，其中開口是被配置為：a. 當打印液體是由所述第一壓力驅(qū)動下從所述分配頭中被分配時，所述打印液體是以脈沖方式通過在所述防護罩內(nèi)的所述開口而被分配；b.當清洗打印液體是由所述第二壓力驅(qū)動下從所述分配頭中被分配時，所述打印液體是被抽吸到在所述防護罩與所述噴嘴板之間形成的毛細間隙，因而從所述噴嘴附近去除所述清洗打印液體。