GE Additive推出粘合劑噴射3D打印機，打印尺寸500mm 2023年交付

導讀：長期以來，實現(xiàn)快節(jié)奏、大批量的規(guī)�；�生產(chǎn)一直都是增材制造領域內(nèi)的各廠商孜孜以求的目標。如今，粘結劑噴射的創(chuàng)新領導者GE Additive公司將率先揭開3D打印工業(yè)化大幕的一角。

2022年10月19日，南極熊獲悉，位于俄亥俄州辛辛那提的GE Additive公司宣布，其金屬粘合劑噴射Series 3打印機預計將于2023年下半年開始生產(chǎn)交付。據(jù)悉，這套粘合劑噴射（Binder Jet）打印系統(tǒng)在發(fā)布前已經(jīng)經(jīng)歷過了長達四年的客戶開發(fā)、合作和測試，以確保其金屬粘合劑噴射技術已為大批量生產(chǎn)環(huán)境做好準備。

△GE Additive 的 Series 3金屬粘合劑噴射機

通用電氣增材（GE Additive）公司的首席工程師和創(chuàng)新領導人Josh Mook說："除了有形的商業(yè)模式，在快節(jié)奏、大批量制造環(huán)境中的客戶，如果考慮工業(yè)規(guī)模的增材部署，也需要盡快展示積極的財務和生產(chǎn)力影響。一旦機器安裝在車間，客戶就不應該再重新配置和調(diào)整。我們?nèi)匀粚Ｗ⒂谥辉诩夹g解決方案準備就緒時將其推向市場，并能幫助我們的客戶展示投資回報和總擁有成本。我們新的Binder Jet line和Series3系列設備擁有可靠、安全的性能，能滿足他們長期的需求。“

△GEAdditive的Binder Jet line有能力提供大規(guī)模的工業(yè)化3D打印。

在過去的四年里，一組精選的戰(zhàn)略客戶合作伙伴為GE Additive BinderJet技術平臺的開發(fā)做出了貢獻。GE Additive 聲稱，其Series 3 的構建體積為 500 x 500 x 500 mm，能夠增材制造復雜、小型和大型零件——可重復且可靠，具有超過類似鑄造產(chǎn)品的出色材料性能，可實現(xiàn)的通孔直徑和壁厚小于500μm。GE公司的粘結劑噴射技術已經(jīng)成功地證明了打印和燒結大型零件的能力，這些零件符合生產(chǎn)所需的尺寸和特征分辨率公差，在（但不限于）重量高達 25 公斤的不銹鋼零件中表現(xiàn)出強大的成形能力，并且“對最大壁厚沒有已知的限制”。

開發(fā)新的金屬 3D 打印技術

GE Additive 是在收購了兩家依靠粉末床融合 (PBF) 技術的金屬 3D 打印機制造商Concept Laser和Arcam后成立的。然而，PBF（Concept 中的激光和 Arcam 中的電子束）都有缺點，包括成本高和吞吐量低。因此，金屬粘合劑噴射為大規(guī)模生產(chǎn) 3D 打印金屬部件開辟了新的可能性。此外，與流行的看法相反，它可以產(chǎn)生內(nèi)部通道，你只需要一個足夠堅固的粘合劑。

△Series 3 是 GE 所有業(yè)務部門合作的結果，化學開發(fā)發(fā)生在 GE 研究中心，機器設計師大多來自 GE Aerospace。

GE Additive 的首席工程師和創(chuàng)新負責人 Josh Mook 在揭幕儀式上告訴媒體：“該計劃真正開始于 2016 年。最初的動機是專門解決 GE 業(yè)務的鑄造成本問題。實際上，我們開始使用我們的化學品開發(fā)粘合劑噴射，在我們決定應該使用硬件之前，我們在粘合劑的化學方面工作了很長時間，因為已經(jīng)可用的東西不能滿足我們的需求。我們不僅關注高速和吞吐量，還關注工業(yè)、工廠級設備。從我在 GE Additive 的角度來看，這是該領域一段時間以來一直缺失的東西�！�

△GE Additive 的 Series 3 金屬粘合劑噴射 3D 打印機。圖片由 GE Additive 提供。

Mook 指出，粘合劑噴射對于公司在行業(yè)中的主導地位至關重要。然而，問題在于該技術是否應該在內(nèi)部開發(fā)或收購。當 GE 追求后一種選擇時，它把 Series 2 beta 系統(tǒng)稱為“H2”。Mook解釋了原因：“我們知道我們需要進入粘合劑噴射領域以實現(xiàn)快速整合。我們必須決定是要收購還是有機？收購很困難，我們有一群工程師在拼命地建造一些有機的東西。大概在 2017 年左右，我們留出了一個小團隊，給了他們 55 天的時間來嘗試制造一臺機器。這就是為什么它被稱為“H”。H代表“喧囂”。47 天后，我們在上面打印了第一部分。盡管它是如此快速的設計-構建-測試，但它證明了我們有一些獨特的東西。現(xiàn)在，我們已經(jīng)進入第三代系列 3。從第一個原型到將它交到客戶手中，我們用了不到四分之三的時間�！�

Binder Jet Line 是如何工作的？

GE 的粘合劑噴射技術將水基粘合劑沉積在粉末床上。然后將水加熱，使其在剩余材料交聯(lián)形成半固體復合材料或“生坯”零件之前蒸發(fā)。然后，Series 3 會將打印過程中排出的任何水分吸出，并將其用作機器清潔劑的一部分。它不僅可以打印惰性或活性金屬，還可以打印復合材料和陶瓷。

作為 Binder Jet Line 的一部分，有三件輔助設備可以支持多臺機器，并且不必緊挨著 Series 3。Liquid MHS 充當粘合劑的載體和活動打印頭的清潔劑維護并配備三個桶，一個用于粘合劑，一個用于低成本清潔劑，另一個用于主要由不再可行的受污染清潔劑組成的廢物。

粉末 MHS 包括兩個用于原始粉末和回收粉末的料斗，與姊妹企業(yè) AP&C 共同開發(fā)，并使用氣動壓縮機每分鐘將約 25 公斤移動到Series 3設備上。原料粉末裝在聯(lián)合國批準的桶中運輸并直接連接到機器上，這意味著無需人工操作員來啟動此過程。機器將粉末吸出，并將其噴射到原始粉末料斗中，同時將回收材料放入回收的粉末料斗中。

根據(jù) GE 的說法，其BinderJet Line主要為用戶提供了以下幾種功能：

• 能夠在不破壞精細特征的情況下對復雜零件進行脫粉處理，這得益于 GE 的專有粘合劑系統(tǒng)；
• 由于GE Additive 的 Amp軟件中的變形預測和補償功能，還可以在所需的公差范圍內(nèi)燒結零件；
• 開發(fā)與傳統(tǒng)鑄造方法相當或更好的高質(zhì)量零件，能夠打印和燒結具有低表面粗糙度的零件。
  

Binder Jet line的三大優(yōu)勢：低成本、規(guī)�；�和安全生產(chǎn)

由于GE Additive努力使工業(yè)金屬增材制造成為一個經(jīng)濟的過程（$/cc是Binder Jet line的一個關鍵驅(qū)動因素），所以最終零件的成本越能降低，該技術的應用空間就越大。這些計算的一部分包括與傳統(tǒng)制造技術的成本比較，在公差和成本方面，從進貨的原材料到最終拿到手的零件（總成本--不僅僅是機器）。

在成本效率方面，通用電氣承諾通過回收未使用的粉末并利用更便宜的材料（與其他粉末床技術相比）來減少原材料支出。它還建議用戶將能夠“從上到下、從邊到邊，無需支撐”利用整個構建外殼，并解決“否則使用傳統(tǒng)或其他現(xiàn)有增材技術制造成本太高或難以制造”的新應用。

通用電氣的Binder Jet line提供了高的整體設備效率（OEE）、自動化準備、預測性變形和補償，以及符合并超過行業(yè)標準的材料特性。其目標是讓所有這些方面結合起來，使金屬增材生產(chǎn)的總成本最低。

根據(jù)客戶和合作伙伴在技術開發(fā)階段的投入，GE Additive公司專注于實現(xiàn)最終部署40、50和100+機器的安裝，該公司表示這種規(guī)�；�的應用具有優(yōu)勢：

• 將推動具有相同質(zhì)量的部件規(guī)模化制造，
• 提供比其他增材制造方式快100倍的打印速度，可推動高生產(chǎn)率的自動化技術；
• 規(guī)�；�流程和硬件可優(yōu)化節(jié)拍時間，并能無縫集成到工業(yè)化生產(chǎn)當中。
  

在安全方面，GE 的 Binder Jet Line 無需危險分區(qū)即可運行，其設計旨在最大限度地減少操作員與系統(tǒng)和金屬粉末的接觸。該機器將獲得 UL 認證和 CE 認證，同時還擁有100% 惰性和密封環(huán)境、全閉環(huán)無粉暴露以及用于監(jiān)控機器狀況的實時安全系統(tǒng)。該機器還設計為與反應性和易燃粉末和粘合劑兼容。

GE Additive Binder Jet產(chǎn)品線負責人Brian Birkmeyer總結說："快速跟蹤解決方案并過早地將其推向市場并不是一個合理的策略，這往往是機器最終在研發(fā)實驗室中折戟沉沙的原因。在Series 3和Binder Jet line的初期開發(fā)階段，我們就致力于尋找那些能夠從他們的大批量制造環(huán)境中給我們提供真實的、現(xiàn)實世界的見解的客戶。我們采納了他們的意見，以補充我們在擴大增材生產(chǎn)規(guī)模方面的實踐知識和經(jīng)驗。最終，我們開發(fā)出了一個現(xiàn)代的、模塊化的工業(yè)化增材系統(tǒng)，它緊密貼合增材用戶的開發(fā)需求，以低成本、規(guī)�；�和安全化的方式提供優(yōu)質(zhì)零件�！�

客戶協(xié)作

GE 的金屬粘合劑噴射技術是在四年的客戶發(fā)現(xiàn)階段與主要合作伙伴開發(fā)的，其中包括各種垂直領域的大公司：康明斯（發(fā)電和汽車），Wabtec （鐵路）， 山特維克（采礦）， 肯納金屬（磨損時的工業(yè)應用和耐腐蝕性是關鍵）。由于 GE Additive 在過去幾年中一直致力于開發(fā)其金屬粘合劑噴射技術，它已通過其 Beta 合作伙伴計劃與多家公司保持一致�？得魉褂� 2019 年 4 月宣布成為測試版合作伙伴，西屋制動（Wabtec）于 2019 年 5 月披露，山特維克和肯納金屬隨后跟進。去年，康明斯宣布其第一個金屬粘合劑噴射 3D 打印部件處于生產(chǎn)的最后階段。

這些合作伙伴中的每一個都為 GE 的金屬粘合劑噴射技術的發(fā)展做出了貢獻。在宣布明年將在 Beta 合作伙伴計劃之外交付機器時，GE 談到了 Beta 合作伙伴：“對于這種開發(fā)和知識的核心，共享工作仍然是共同承諾，以成本、質(zhì)量、以所需的規(guī)模，安全地進行。”

GE Additive 粘合劑噴射產(chǎn)品線負責人 Brian Birkmeyer 表示，盡管 Series 3 的前身只是一臺測試版機器，構建體積為 380 x 380 x 270 毫米，但它最終作為一個生產(chǎn)系統(tǒng)用于它的客戶。

Birkmeyer 說：“我們一直在與選定的合作伙伴進行持續(xù)、安靜的工作，以確保我們?yōu)槭袌鰩�來的產(chǎn)品行之有效。這就是為什么你會看到很長的時間線。Series 2 測試版旨在成為Series 3 之前的測試版，但我們的許多客戶已將其用于低速率生產(chǎn)�！�

目前，GE 不打算再生產(chǎn) Series 2 開發(fā)平臺，盡管該公司仍在積極為其尋找合作伙伴，并且未來可能會變得更加強大。目前，Binder Jet Line 代表完整的設備套件，而 Series 3 是該套件中的打印機。

粘結劑噴射領域的其他情況

目前，業(yè)內(nèi)僅有少數(shù)幾家金屬粘合劑噴射打印機制造商。GE Additive 的金屬粘合劑噴射機更新是繼惠普上個月在 IMTS 上推出自己的金屬粘合劑噴射機之后。Desktop Metal 與 ExOne 的整合，是目前金屬粘合劑噴射解決方案的領先供應商。最值得注意的是，Desktop Metal 通過收購ExOne 擁有最大的市場份額，其董事會成員就包括前 GE 首席執(zhí)行官 Jeff Immelt，以及惠普 3D 打印業(yè)務前總裁 Steve Nigro。

緊隨其后的是 Markforged，它從 Höganäs AB通過收購 Digital Metal 進入該領域�；萜談倓傇� IMTS 上發(fā)布了其 MetalJet 技術，如果它在聚合物 3D 打印方面的歷史可以作為任何指標，那么它應該能夠迅速擴大這項業(yè)務。不過，通用電氣依然是美國規(guī)模最大的公司之一，該公司僅在2021 年的收入就達到了741.96 億美元。

SmarTech Analysis 研究執(zhí)行副總裁 Scott Dunham今年早些時候提供了他對金屬粘合劑噴射領域的展望，而 SmarTech 更廣泛地預測，到 2030 年，使用粘合劑噴射的金屬部件的 3D 打印將價值 540億美元。不管最終是誰拔得頭籌，通用電氣肯定會獲得更大的份額，因為它不僅通過 AP&C 生產(chǎn)用于多種金屬增材制造領域的機器，而且還生產(chǎn)粉末。