粘合劑噴射金屬3D打印與金屬注射成型（MIM）的對比

　　金屬注射成型 (MIM) 是一種用于金屬零件大批量生產的強大制造工藝。但粘合劑噴射金屬3D打印(BJ)以其獨特的優勢提供了一種引人注目的替代方案。

　　什么是粘合劑噴射金屬3D打印?

　　粘合劑噴射金屬3D打印(Binder jetting)采用陣列式噴頭，把CAD模型切片得到一系列二維數據。根據切片得到的二維圖形，在金屬粉末床中選擇性噴射粘合劑(Binder)來固化成型，層層疊加制作完成整個初坯零件。然后將初坯零件通過預燒結得到一定強度后，進行清粉。最后通過高溫燒結將粘合劑去除并實現粉末顆粒之間的融合，從而得到高致密度和高強度的零件。

　　粘合劑噴射金屬3D打印的好處

　　目前來看， 粘結劑噴射金屬3D打印的主要優勢之一是速度快。粘合劑噴射金屬3D打印采用陣列式噴頭，是傳統SLM的幾十倍以上。因為SLM是從“點”到“線”，而粘結劑噴射金屬3D打印是從“線”到“面”，可實現大規模生產零件。

　　優勢之二是材料廣，理論上可打印任何粉末狀金屬材料。原則上，常溫下不易氧化的粉末均可打印。

　　優勢之三是成本低，不到SLM工藝的1/5;與傳統數控的加工成本相當。

　　優勢之四是處理方便，無需添加支撐，打印零件周圍松散的粉末即可支撐住打印件。

　　除了以上粘合劑噴射金屬3D打印特有的優勢之外，與其他金屬3D打印技術一樣還具有很明顯的設計自由度：由于零件是逐層構建(而MIM零件是在模具中形成)，因此粘合劑噴射金屬3D打印原則上來可以實現各種復雜形狀零件的打印。這也意味著可以將幾個零件整合——幾個連接件可以被一個零件取代，但實現的功能一樣——從而減少零件數量并縮短裝配時間。

　　還有一個明顯的優點，粘合劑噴射金屬3D打印的制造步驟比MIM少。MIM需要開模。而粘合劑噴射金屬3D打印可以直接打印零件。因為對于小批量的加工速度明顯優于MIM工藝。并且，MIM的模具一旦加工完成，就不容易調整。所以在不增加費用的情況下，金屬3D打印可以進行多次迭代。

　　綜合以上優點，粘合劑噴射金屬3D打印是唯一可以實現工業批量化應用的金屬3D打印技術。當然，粘合劑噴射金屬3D打印也有因為后期燒結工藝很難克服而存在不擅長的領域。主要是由于重力和摩擦的影響，粘合劑噴射金屬3D打印不擅長加工無支撐結構的大面積薄壁件，不善于制造細枝樹狀零件等。

　　粘合劑噴射金屬3D打印與MIM的異同點

　　粘合劑噴射金屬3D打印機與MIM均可以制造金屬零件。但是二者既有相同之處，也有不同之處。

　　首先BJ的設計約束比MIM少，而MIM的設計需要考慮零件脫模，所以限制了一些形狀。

　　其次成型工藝不一樣。BJ采用陣列噴頭選擇性噴射粘合劑固化而成(前面有詳細介紹)，而MIM則采用模具注射成型。但是兩者的后處理工藝是相同的，均需要高溫燒結。燒結后，BJ打印零件的致密度可以達到98%以上，與MIM工藝相近。但是由于MIM需要專門的脫脂過程，決定了不可能做很厚實的零件。

　　一般BJ技術所使用的金屬粉末材料，體積比為60%，收縮比為1.15~1.2之間。所以燒結工藝對于粘合劑噴射金屬3D打印是至關重要的。武漢易制科技(EasyMFG)從2016年開始做粘合劑噴射金屬3D打印機以來，在燒結工藝方面做了大量的實驗工作，積累了很多豐富的數據，能夠解決這一環節的問題。

　　如何在粘合劑噴射金屬3D打印與MIM之間選擇?

　　大多數情況下，如何取舍，主要在于產量。對于原型制造和小批量生產，比如幾萬件，選擇BJ是不錯的選擇。但是MIM在大批量生產時更具成本效益，比如幾十萬件以下，選擇MIM。

　　除了產量是決定性因素之外，還有其他的原因。

　　由于脫脂的限制，MIM不能做太大和厚實的零件。一般MIM在500g以下范圍。所以對于大尺寸，傾向于選擇BJ。

　　還有，復雜的設計也傾向于選擇BJ，因為MIM零件的幾何形狀受到脫模的限制。

　　與BJ相比，MIM 的表面光潔度略高，粗糙度更小，所以表面粗糙度在1~2μ，選擇MIM。表面粗糙度在3μ以上，選擇BJ。對于裝配精度高的，一般在1個μ以下，加工后期工藝需要采用CNC，既可以選擇MIM也可以選擇BJ。

　　使用粘合劑噴射金屬3D打印補充MIM

　　粘合劑噴射金屬3D打印(BJ) 和 MIM 并不是兩種存在競爭的工藝，而是相互補充的關系。事實上，BJ可用于補充 MIM。對于一些小批量的較復雜的產品，開模的成本比較高，這時候用BJ具備明顯價格優勢。此外，BJ的數字化柔性制造特點，可以實現在短期內制作樣品，快速實現市場驗證。在產品前期開發過程中，也比較適合用3D打印。