刚刚,HP(惠普)官方正式发布了金属3D打印机。
HP推出的金属3D打印技术名称为HP Metal Jet,在2018年国际制造技术展(IMTS)上亮相。
据HP称,这是一种体素级的粘合剂喷射技术,其效率比目前的3D打印系统高出50倍。在已经更新的惠普公司官网上,醒目地写着:利用先进的金属3D打印技术推动您的业务,实现批量生产。
01
一如既往的高效率、低成本、高品质
我们了解到HP金属3D打印机,有以下三大优势。
▎高效率
• 成型尺寸430 x 320 x 200 mm。
•短短几天内就可以完成设计迭代,加速产品开发。
•无需脱脂,无需复杂的后处理。而在金属注射成型(MIM)中,需要长达20个小时的脱脂过程。
•HP Metal Jet解决方案,缩短流程,提高制造效率。
▎低成本
•金属3D打印机的价格低于399,000美元(约2,740,000人民币,该价格为2020年HP打印机上市的预估价格)。
•HP平台是开放式的,与低成本材料、烧结后处理方案都有着很好的兼容性。
• 很高的可重复使用率,减少材料浪费。
▎高品质
•实现复杂零件的打印,精度高达1200 x 1200 dpi。(什么是dpi呢?指的是把一英寸分为1200等份,每一份的精度)层厚可达到50至100微米。
•HP自主研发的专用粘合剂,保证金属零件的机械强度。
•烧结后的密度> 93%,与MIM相似。
•严格的工业制造技术,实现稳定、一致的打印质量。已经达到甚至超越了ASTM行业标准(美国材料与试验协会)。
HP金属3D打印的步骤如下图。将粉末层层铺在平台上,然后选择性地喷射粘合剂,使金属粉末固化。打印结束后将零件放入炉中烧结。冷却后可以对零件进行机加工和抛光,以满足尺寸和表面光洁度要求。
金属打印机的每个打印头能够生成一个108毫米(4.25英寸)的打印带宽,打印带包括两个独立的结构,每个结构拥有5,280个喷嘴。
在实际的打印中,6个打印头进行有序的排列,从而实现320毫米(12.6英寸)的打印带宽。HP独特的打印设计结构,可以有最多四个不同的喷嘴,在相同的1200 dpi网格点进行打印,通过这样的方式抑制缺陷、减小误差。
6个打印头进行有序的排列
烧结后和后处理之前生产的金属部件,材料为316L不锈钢粉末
在金属材料的性能方面,HP也做了相关的研究。下图(左)为HP金属打印机生产的316L不锈钢样件的横截面电子显微图像,下图(右)则为SLM技术(金属粉末的激光融化)制造的样件横截面电子显微图像。HP的样品具有优异的晶粒各向同性,也就是说,物体的物理、化学等方面的性质不会因方向的不同而有所变化。
HP(左)SLM(右)
02
成本分析
如今,惠普已经完成了研究当前市场的课题,并提供了有关成本效益和收支平衡点的详细研究。
小型不锈钢零件的盈亏平衡点大约为60,000单位,单个金属零件成本约为1美元至3美元。
下图是汽车部件和手术工具两种零件的成本分析。MIM的盈亏平衡点分别为55,000和65,000。HP金属3D打印批量生产100,000个零件,每个零件的成本也只略高于MIM。
03
应用前景
惠普已经与GKN Powder Metallurgy和Parmatech合作,并在他们的平台上安装了HP金属3D打印机,为强生,大众,威乐,Okay Industries和Primo Medical Group生产金属零件。
大众目前正在将该技术用于可定制组件,如个性化钥匙环和外置铭牌。大众汽车的未来计划,是使用HP生产更高性能的功能部件(必须通过安全审查和认证的零件),例如换档旋钮和镜座。
金属3D打印的大众换档旋钮
个性化大众钥匙扣
个性化大众钥匙扣
“汽车行业正在往个性化发展,到2025年大众汽车集团将推出80款新型电动车型,”大众汽车技术规划与开发主管Martin Goede博士评论道。“一辆车包含六千到八千个不同的零件。通过缩短生产零件的周期时间,我们可以非常快速地实现更高的批量生产量。这就是为什么惠普新推出的Metal Jet是行业的一次巨大飞跃。”
由HP Metal Jet技术为Wilo 3D打印的叶轮
从2019年初开始,HP将正式推出金属打印生产服务。该服务将由GKN集团和Parmatech独家提供。届时客户将能够将3D设计文件通过HP金属打印技术进行制造了。
HP金属3D打印服务流程
惠普自进入3D打印行业以来,凭借强大的技术优势,不断推出新的产品,并在市场端持续发力,一方面推动了3D打印技术和行业的发展,同时给竞争对手也带来了不小的压力。
HP Metal Jet的发布,或许会为金属3D打印市场带来巨大的影响。
延伸阅读:
☛惠普(HP)3D打印进入中国一年了,都有哪些成熟的应用?
,