南極熊導讀：粘結劑噴射金屬3D打印技術（BJ，Binder Jetting）近年從眾多的金屬3D打印技術中脫穎而出，已在全球形成一種強勁的趨勢；可能比SLM激光金屬3D打印技術有著更大規模工業應用潛力，今年大眾汽車和福特汽車紛紛宣布使用粘結劑噴射3D打印技術批量生產汽車零件。但與粘結劑噴射技術相關墨水、噴頭、燒結等核心技術一直被國外巨頭把持，成為國內相關領域的“卡脖子”技術。

 

南極熊不久前曾報道過，長沙墨科瑞公司成功研發出兩款環保型水性粘結劑噴射金屬3D打印用墨水，填補了國內空白。

2021年國慶假期剛過，南極熊獲悉，長沙墨科瑞研制成功獨特的粘結劑噴射金屬3D打印低溫燒結技術。

△低溫燒結后得到的金屬3D打印零件

01

粘結劑噴射金屬3D打印的優勢及挑戰

粘結劑噴射金屬3D打印技術（BJ，Binder Jetting），以高效的大幅面打印速度、高精度、高復雜結構、無支撐、多材料組合等，也已形成技術、成本等綜合競爭優勢。

然而，粘結劑噴射金屬3D打印技術（BJ）的進一步發展同樣面臨諸多挑戰。

除了相關裝備（噴頭、控制板卡）、材料（粘結劑、納米墨水）等“卡脖子”技術外，業內人士都知道，很大的挑戰還來自于后處理燒結技術。在金屬“生坯”的后處理冶金燒結過程中，會不可避免地出現收縮、非對稱變形等難以克服的技術問題。

打印的金屬“生坯”部件越大，出現的收縮、非對稱變形也會越大。這也是傳統的粉末冶金、MIM（金屬注射成型）不能制作大件的根本原因。

金屬“生坯”后處理燒結中出現的收縮、非對稱變形問題，同樣阻礙國外巨頭的發展。據了解，國外從事粘結劑噴射金屬3D打印技術（BJ）的公司，大都希望通過發展各種仿真燒結軟件或者開發金屬納米粘結劑來解決收縮和變形難題。可以預見的是，這些途徑并不能從根本上解決問題，并且成本高昂。

02

長沙墨科瑞發明低溫釬焊（Brazing）燒結技術

南極熊獲悉，長沙墨科瑞研制成功的是一種獨特的粘結劑噴射金屬3D打印低溫釬焊（Brazing）燒結技術。墨科瑞創始人李昕將該技術稱之為特種粘結劑噴射金屬3D打印技術（BJB）。

BJB技術是在常規BJ技術基礎上進行的創新，其核心技術是將全新的金屬“生坯”低溫釬焊燒結（Brazing）技術融入到常規BJ工藝的后處理燒結過程中。

BJB技術流程：

1. 金屬粉末通過水性粘結劑噴射3D打印成生坯；

2. 生坯經烘干及低溫燒結處理后包裹上特殊的釬焊合金漿料（多種處理方法之一）；

3. 經400℃-1200℃低溫釬焊滲透燒結（不同的金屬可以選擇不同的釬焊合金；釬焊溫度比常規燒結溫度低200℃-300℃），熔化的釬料合金滲透填滿生坯骨架縫隙，即可獲得致密的幾乎沒有收縮和非對稱變形的金屬部件。

例如，316L不銹鋼“生坯”，傳統的BJ技術燒結溫度為1350℃左右；特種BJB技術通過選擇合適的釬料合金，可以在1100℃左右通過相對低溫的釬焊滲透燒結即可獲得致密的幾乎沒有收縮和非對稱變形的316L不銹鋼部件（收縮變形量可以控制在5%以內）。BJB技術通過在一個相對低很多（200多度）的溫度下釬焊燒結，節省了大量能源，節能環保。

BJB相關的底層技術目前已經獲得國家發明專利授權，擁有自主知識產權；該技術也適用于FDM等其他“間接金屬3D打印技術”生坯的后處理冶金燒結，都受到專利的保護。

03

BJB技術打印和釬焊燒結的成品

下圖是長沙墨科瑞公司利用BJB技術打印和釬焊燒結的一些316L不銹鋼零部件：

△粘結劑噴射3D打印的生坯

△燒結后的金屬成品

BJB技術發明人李昕說：“要想徹底解決粘結劑噴射金屬3D打印技術的收縮變形問題，從現有的技術背景來看，目前很難再找到像BJB技術這樣具有低成本綠色節能競爭優勢的技術路徑了。”

△BJB技術發明人李昕

南極熊認為，BJB技術具有原創性和競爭力，未來可期。

 

關于長沙墨科瑞網絡科技有限公司 

 

長沙墨科瑞網絡科技有限成立于2019年，專業從事特種間接金屬3D打印技術（材料、設備、工藝）的研發、生產。

 

目前，公司專注的領域：

★“特種粘結劑噴射金屬3D打印技術”（BJB）（擁有自主知識產權）

★BJB噴射墨水（環保水性粘結劑；適用金屬粉末、陶瓷粉末）

★BJB粘結劑噴射3D打印用金屬粉末（包括金屬陶瓷粉末）

★BJB特種釬焊合金漿料

★金屬粘土

★納米墨水

★金屬粘土3D成型設備、3DP設備、3D掃描儀、真空燒結設備

★金屬零部件3D制作

★文創產品（金屬浮雕、雕塑；藝術品）3D制作、文物建筑3D掃描建模

 

在知識產權方面，目前已申請3項國家發明專利，其中2項已授權，另1項處于實審中。