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正面PK:HP Metal Jet和SLM谁更快,更具性价比

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惠普在3D打印领域可谓来势汹汹,去年发布了尼龙机还不算完,近期又推出了金属粘结剂喷射成型系统,整个行业在感到错愕的同时,Metal Jet的推出又在意料之中,惠普势要搅动整个3D打印市场的神经。

就惠普所推出的技术形式来说,最为红眼的估计不是3D Systems,也不是Stratasys,而是主流技术市场被侵占的EOS,以及其他从事粉末床成型技术的设备商们。在惠普推出金属打印机的同时,传统老牌金属打印机厂商EOS几乎同期发布了新款的M300-4,但引起的关注度却很小。至于两家竞争意味浓烈与否我们不去深究,但惠普公然宣称Metal Jet将生产率提高了50倍,成本还远低于其他金属粘结剂喷射技术,这就有点过分了。下面小编以目前公开的资料对比HP Metal Jet和EOS M300-4。

成型方式
惠普Metal Jet的本质,和去年Desktop发布的DM production一样,都是先采用粘结剂喷射成型,再进炉烧结。
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HP黏结剂是一种水基聚合物液体剂,通过热喷墨打印头喷射,粘结剂在粉末床上通过毛细作用力浸入粉末间隙,实现均匀分布,在高温辐照下将金属颗粒结合在一起,同时溶剂部分挥发。打印完成之后,零件要进炉烧结,粘结剂在此过程中分解,据惠普公开的资料显示,零件的致密度为93%。

至于EOS M300-4,是基于激光成型,此处不再赘述。

成型效率
EOS M300-4成型尺寸为300 x 300 x 400 mm,具备四激光系统,与单激光或双激光系统相比,M300-4绝对可以提高生产效率。根据资料披露,该系列打印机速度相比M290提升了4-10倍,零件成本降低近50%。

与激光逐点扫描相比,面成型自然要快很多。惠普金属机成型尺寸为430 x 320  x 200 mm,配备两排打印头,每排有三个108mm的打印头,交错排列,产生320mm宽的打印带。
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两排打印头

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四倍冗余喷嘴有5280*2个孔,可有效抑制缺陷产生(更详细资料可进QQ群自行下载)

HP热喷墨打印头已在多种打印机上得到应用,每秒钟可将6.3亿毫微克大小的粘结剂滴到粉末床上,精确确定零件横截面。而且该技术是双向铺粉,粉层厚度也比SLM要高出很多,从而又进一步提高了生产率。

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但如果仅仅是因双向铺粉和面成型,就声称生产效率提高了50倍就有些牵强。毕竟SLM的慢,慢在逐点扫描和漫长的铺粉过程,而喷射技术的慢在于后面的烧结过程。但纵观整个制造工艺,SLM的零件还得需要退火,也是很花时间。同时,若将惠普和desktop的喷射打印机一起比较,两者的效率差别还是要体现在打印头上面。相较来说,惠普的喷射技术具有更高的制造效率是毋庸置疑的,至于快出多少,50倍听听也就罢了。

材料
若论材料,喷射技术所采用的粉末只需要注射成型的规格即可,不需要很宽的粒度分布(0.5~20μm),近球形即可,这也就造成惠普用金属粉末的成本比SLM用粉要低。具体原因分析请查看Desktop Metal 打印材料及产品总结。
基于激光的SLM打印工艺,零件具备极好的打印精度和表面质量,性能方面的研究也已经持续了二三十年,具有较好的应用基础。而喷射技术作为新兴工艺,当前还鲜有研究作为支撑,直接用于生产的案例也很少。

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两种工艺晶粒结构:左图Metal Jet,右图SLM

可以知道的是喷射技术成型的零件在后烧结过程中会产生严重的收缩,这对于零件精度控制是一大难点;而且零件的致密度可能不及SLM;相对SLM打印的一项优势是喷射打印的零件经后烧结后具有较好的各向同性,而前者的性能则对成型方向具有依赖性。

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大众汽车采用HP Metal Jet 打印的换档杆

无论哪种成型方式,成型的零件都需要经过机加工和抛光,才能满足尺寸和表面光洁度的要求。

设备价格
基于激光的SLM系统的设备价格较为昂贵,以EOS M300-4为例,根据配置不同,价格从81万美元到186万美元不等,而惠普金属机的价格还不到40万美元。但是,千万不要以为惠普品牌就更便宜,因为后面的烧结炉也是一笔不小的数目(据国内易制资料,烧结炉的价格比其打印机的价格还要高)。

总结
粉末粘结成型工艺自去年开始备受关注,它所带来的不仅仅是制造效率的提高和生产成本的下降,更是一种新制造方式的产生。然而对于哪种工艺更具有性价比,更适合自己,还得看具体的应用领域。不用盲目迷信惠普,适合自己的才是最好的。

来源: 3D打印技术参考


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