國(guó)產(chǎn)粘結(jié)劑噴射金屬3D打印高強(qiáng)度自清潔墨水，墨科瑞助力工業(yè)化應(yīng)用

南極熊導(dǎo)讀：粘結(jié)劑噴射金屬3D打印技術(shù)（MBJ）目前已獲全球業(yè)內(nèi)同行的一致肯定，是未來(lái)最具應(yīng)用潛力的金屬3D打印技術(shù)之一。除了打印設(shè)備，與MBJ相關(guān)的粘結(jié)劑墨水、金屬粉末等材料也備受關(guān)注。特別是打印墨水材料的研發(fā)，更是關(guān)系到MBJ能否走向大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。

2023年8月24日，南極熊獲悉，長(zhǎng)沙墨科瑞公司成功研發(fā)出了粘結(jié)劑噴射金屬3D打印技術(shù)（MBJ）專用的高強(qiáng)度自清潔墨水。這距離墨科瑞開發(fā)出首款環(huán)保型水性粘結(jié)劑噴射金屬3D打印專用墨水，時(shí)間又過(guò)去了2年多。

△墨科瑞開發(fā)的粘結(jié)劑噴射金屬3D打�。∕BJ）高強(qiáng)度自清潔墨水

在過(guò)去的2年多時(shí)間里，國(guó)內(nèi)MBJ技術(shù)發(fā)展迅速，已有多家設(shè)備廠商推出自主研發(fā)的MBJ打印設(shè)備。墨科瑞的MBJ水性環(huán)保墨水也一直在迭代升級(jí)，目前這款新研發(fā)出的墨水屬于該公司第三代產(chǎn)品。

據(jù)墨科瑞創(chuàng)始人兼首席研發(fā)專家李昕介紹，粘結(jié)劑噴射金屬3D打印技術(shù)（MBJ）技術(shù)要走向規(guī)�；�工業(yè)應(yīng)用，須要數(shù)小時(shí)甚至數(shù)十小時(shí)不間斷持續(xù)的穩(wěn)定打印，打印出來(lái)的生坯必須具有較好的強(qiáng)度。這兩項(xiàng)要求，對(duì)設(shè)備廠商，對(duì)打印墨水研發(fā)廠商，特別是水性墨水研發(fā)廠商，都是兩項(xiàng)特別重要的挑戰(zhàn)。一個(gè)大型金屬工件的打印時(shí)間可能需要十幾個(gè)小時(shí)才能完成，中間不能有任何間斷；打印工件的結(jié)構(gòu)也越來(lái)越精細(xì)復(fù)雜。這樣才能發(fā)揮出金屬3D打印的優(yōu)勢(shì)。

△粘結(jié)劑噴射金屬3D打印的生坯

打印過(guò)程中，墨水會(huì)在噴頭噴孔內(nèi)壁沉積。目前打印噴頭使用的大多是日本理光G5、G6噴頭，該噴頭的噴嘴孔徑只有2μm，約是一根頭發(fā)絲的百分之一；一個(gè)噴頭有數(shù)十個(gè)這樣細(xì)小尺寸的小孔，非常容易堵塞。一旦發(fā)生堵塞，就會(huì)影響打印的精度和出墨量；情況嚴(yán)重時(shí)，打印過(guò)程會(huì)被迫中斷，整個(gè)打印工件就可能會(huì)報(bào)廢。另外，為了工件減重和更好地發(fā)揮各種功能性要求，目前打印的工件尺寸愈來(lái)愈精細(xì)，有各種各樣的鏤空或管道結(jié)構(gòu)，對(duì)壁厚的設(shè)計(jì)也越來(lái)越薄。這樣，對(duì)生坯強(qiáng)度的要求會(huì)越來(lái)越高。如果生坯強(qiáng)度不夠，在清粉和搬運(yùn)過(guò)程中就會(huì)容易造成破損。

憑借對(duì)MBJ打印墨水的深刻理解和諸多用戶兩年來(lái)實(shí)際使用情況的反饋，墨科瑞研發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)墨水的組份進(jìn)行了重構(gòu)；經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)測(cè)試，采用全新的材料和配制工藝成功研制出了這款第三代新型環(huán)保水性墨水。

△粘結(jié)劑噴射金屬3D打印過(guò)程視頻

墨水配方中添加了特殊的自潔凈材料組份，打印過(guò)程中流動(dòng)的墨水對(duì)噴孔具有一定的自清洗功能，因而讓打印過(guò)程更加順暢，噴射性能優(yōu)異，不易堵噴頭；可以數(shù)十個(gè)小時(shí)連續(xù)噴射而沒有任何問(wèn)題，適應(yīng)各種高端3D打印噴頭。

這款墨水采用全新的小分子納米粘結(jié)材料，生坯強(qiáng)度較前兩代產(chǎn)品提升50%以上，可以打印0.5～1mm壁厚的薄壁工件。這款水性墨水的生坯打印強(qiáng)度可以與目前最好的油性墨水相抗衡，甚至還要好于后者。打印后生坯清粉過(guò)程很輕松，生坯不易發(fā)生破損。

△粘結(jié)劑噴射金屬3D打印的生坯

區(qū)別于墨科瑞前兩代產(chǎn)品，第三代產(chǎn)品具有一定的常溫定型功能。打印完畢的產(chǎn)品在常溫下靜置2～3小時(shí)以上，即可以完成初步定型，具有一定的強(qiáng)度，可以進(jìn)行清粉處理。這會(huì)給整個(gè)生坯后處理工藝帶來(lái)便利，目前所有的油性墨水（包括國(guó)外的）都無(wú)法完成常溫定型。

除上述優(yōu)越之點(diǎn)，南極熊了解到墨科瑞這款第三代環(huán)保水性墨水還具有如下特性：

1，打印輪廓清晰、更加精細(xì)；生坯表面潔凈，很少粘粉；
2，生坯無(wú)需脫脂，可以直接進(jìn)爐燒結(jié)；
3，燒結(jié)后殘留灰分較前兩款更少，墨水組份能徹底分解干凈，幾近為零；這對(duì)金屬燒結(jié)的性能至關(guān)重要。這是所有油性墨水所無(wú)法達(dá)到的；
4，墨水為中性，適用于各種金屬粉末（不銹鋼、鐵、鎢、銅、鈦、鋁等）以及陶瓷粉末；
5，保存穩(wěn)定性好，儲(chǔ)存期至少在3個(gè)月以上；
6，全新水性材料，無(wú)毒無(wú)害，無(wú)VOC排放，環(huán)境更加友好。

△粘結(jié)劑噴射金屬3D打印并且燒結(jié)后的金屬零件

“實(shí)際在線打印的效果非常棒！出墨量和打印穩(wěn)定性明顯提升。更為重要的是，連續(xù)打印不堵噴頭，打印后的清洗流程也更加簡(jiǎn)單了。生坯強(qiáng)度也更好了，能打更薄壁厚的工件。”墨科瑞研發(fā)測(cè)試工程師李孫祎介紹了他對(duì)這款新型墨水實(shí)際打印測(cè)試情況的體會(huì)和評(píng)價(jià)。

墨科瑞第三代墨水還研制了配套的噴頭和墨路專用清洗劑和保濕液，以方便用戶使用。清洗劑和保濕液也都是水性環(huán)保的，環(huán)境友好。