BJT用于铝，福特将规模化汽车制造对3D打印的采用

3DScienceValley — Fri, 13 Aug 2021 08:59:44 +0000

根据3D科学谷的了解，对于福特汽车公司而言，增材制造 (AM) 支持的新汽车零部件设计将在两到三年内实现金属 3D 打印的全面生产应用，此外，这一成就将是更广泛变革的开始，为实现这一成功而进行的开发工作将应用于其他领域。

根据3D科学谷此前的市场研究，3D打印进入汽车制造的量产应用领域，面临着“三座大山”：满足量产的高效率、质量一致性与标准、经济性。而此前，市场上的一致看法是3D打印在任何一个维度上想要满足这几座“大山”的要求，似乎还离的很远。

那么是什么原因，使得无论是大众还是福特都一致性的要规模化汽车制造对3D打印的采用呢？本期，3D科学谷与谷友一起来洞察粘结剂喷射3D打印技术在汽车量产领域的应用空间。

未来已来

福特之前在 3D 打印生产方面取得了一定程度的成功，不过当时涉及较低的产量——针对利基市场的车辆的数量较少。根据3D科学谷的了解，福特现在的想法远不止于小批量的3D打印生产应用。福特正在开发的部件将用于福特汽车“非常受欢迎的车型”的全面生产。

福特将要量产的3D打印零件并没有透露细节，不过可以确定的是将通过粘结剂喷射3D打印技术制造。

福特用于粘结剂喷射和烧结具有挑战性的金属粉末是铝 6061。这一发展是福特工程师和材料科学家与粘结剂喷射技术供应商 ExOne 合作的结果。而成功将铝应用于汽车零件的3D打印生产的意义是重大的：从传统制造工艺到3D打印工艺的转变将通过简化设计来减轻重量、节省空间、提高零件性能以及节省成本和时间。

为什么是BJT-粘结剂喷射？

根据福特，LPBF基于粉末床的选区激光熔化工艺可以为汽车行业制造轻量化的部件，但选区激光熔化工艺过程中需要支撑结构，以及需要通过后续步骤去除这些结构。这对量产规模小的航空航天行业或许不存在问题，但是对于汽车行业，却提出了一个真正的挑战，这使得制造的效率很低。

与其他金属 3D 打印选项相比，与LPBF基于粉末床的选区激光熔化工艺相比，BJT-粘结剂喷射通常是一种生产率更高的金属 AM 增材制造工艺。

不过以前不可能使用铝进行粘结剂喷射，但福特和 ExOne 开创了一种粘结剂喷射铝 6061 的工艺，这使得在汽车制造领域的应用空间被打开。

在金属3D打印工艺中，普遍的共识是LPBF粉末床熔化金属3D打印是铝合金更为理想的加工工艺，而基于粘结剂喷射（Binder Jetting）的间接金属3D打印工艺，由于后处理热加工过程容易导致铝合金燃烧，在铝合金的加工方面不具备优势。但随着各种制造技术的交叉结合发展，通过粘结剂喷射间接金属3D打印工艺实现铝合金零部件增材制造具有了更高可行性。

ExOne 在 2021年3 月份宣布已开始成功地开始使用粘结剂喷射打印和烧结 6061 铝，通过粘结剂喷射打印和连续烧结的结合，可以制造 99% 的高密度的铝合金零件，突破传统的材料特性和实现严格的几何控制，这是几十年来的一个突破。

根据3D科学谷的了解，这其中Abbott的连续烧结炉在倡导优化 Al 6061 粘合剂喷射技术，并使其更适合生产的新方法方面发挥了关键支持作用。

虽然今天销售的大多数粘合剂喷射 3D 打印机都配备了批量烧结炉，但 ExOne 在Abbott的帮助下发现，Al 6061 更适合连续炉——这种类型的工艺在大批量生产中很有优势。

而连续烧结工艺与BJT-粘结剂喷射金属3D打印技术的成功结合，将带来AL 6061 以重要的方式改变制造业的局面，尤其是对汽车、航空航天和其他行业的改变，实现更轻量化的铝零件制造，同时满足经济性和产品质量一致性的要求。

铝和BJT的上升趋势

根据3D科学谷全球市场研究合作伙伴AMPOWER，到2025年，AMPOWER预计粉末床系统的市场份额将减少，例如金属中的粘接剂喷射（BJT）和塑料打印中的（DLP）技术将上升。

根据3D科学谷全球市场研究合作伙伴CONTEXT，继续使用3D打印进行批量生产仍然是加速增长的关键，诸如粉末床熔化和桶式光聚合（用于塑料）和BJT-粘结剂喷射（用于金属）等技术已准备好帮助这一推动。

上升的不仅仅BJT-粘结剂喷射技术，还有铝合金…

3D科学谷曾在《一文看懂铝合金制造在3D打印领域的现状与发展态势》一文中从市场发展态势，粉末材料当前的技术突破，以及铝合金与3D打印技术的多种结合方式，铝合金的应用优势领域，深入分析了铝合金制造在3D打印领域的现状与发展态势。

根据SmarTech，3D打印行业目前正在发生着两个显著的发展趋势，第一个是铝合金材料的全球供应链似乎已经“越过门槛”，成为支持增材制造技术的下一代机遇。铝合金的3D打印现在开始赶上镍，钢和钛。

而在通过BJT-粘结剂喷射技术制造铝合金零件方面，不仅仅是exone获得了突破。Desktop Metal和Uniformity Labs也已开发出一种用于Desktop Metal生产系统的完全致密且可烧结的6061铝材料。

这种6061铝材料与水基粘合剂兼容，并且具有比其他市售6061更高的最低着火能量铝粉的安全性得到了改善。

根据3D科学谷的市场了解，这一突破代表了用于粘合剂喷射的铝发展的一个重要里程碑，并且是增材制造行业向前迈出的重要一步，因为铝合金是增材制造是用于汽车，航空航天和消费电子领域的最受欢迎的材料之一。

全球铝铸件市场每年超过500亿美元，而通过粘结剂喷射增材制造解决方案颠覆铸造市场的时机已经成熟。在粘结剂喷射中引入轻质金属为各种行业的各种热管理和结构件应用打开了大门，这项铝合金材料的创新是采用批量生产的3D打印铝制零件的关键一步。

随着福特、大众等车企将BJT-粘结剂喷射技术推向规模化汽车零件制造应用，3D打印市场将迎来什么样的机遇？让我们拭目以待！

更多铝合金3D打印市场洞悉，请参考3D科学谷发布的《铝金属3D打印白皮书》。

更多3D打印在汽车领域的应用，请参考3D科学谷发布的上篇-《3D打印与新能源汽车白皮书》、下篇-《3D打印与新能源汽车白皮书》

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巩固3D打印大规模生产领先地位，Desktop Metal 收购 ExOne

3DScienceValley — Thu, 12 Aug 2021 09:57:27 +0000

根据3D科学谷的市场观察，当Desktop Metal推出金属粘结剂喷射工艺的时候，国内市场的判断主要集中在两方面，一是粘结剂喷射金属3D打印工艺听起来并不新鲜，市场上有的公司早在多年之前就已经有了类似的技术；二是金属粉末以粘结剂的方式粘结在一起，还需要进一步的烧结工作去除掉粘结剂这些化学成分，市场上对该技术对产品的变形（缩小），以及零件的致密度颇有质疑。

然而Desktop Metal一方面以不断的技术突破，包括其控制变形的仿真软件及除了不锈钢之外的更多的适用于BJT技术的材料开发（例如铝合金、钛合金）；一方面以其迅猛的融资方式并迅速地成功借壳上市的财务手段不断的稀释市场对其发展前景的疑虑。而如今，Desktop Metal在收购方面获得了节节进展，在收购EnvisionTEC之后，Desktop Metal将收购ExOne。本期，3D科学谷与谷友一起来领略Desktop Metal是如何发挥其企业发展之路上的收购战略的。

技术与经验的结合

根据3D科学谷的市场了解，Desktop Metal, Inc.（纽约证券交易所代码：DM）和 ExOne 公司（纳斯达克股票代码：XONE）已达成最终协议，根据该协议，Desktop Metal 将收购 ExOne 普通股的所有已发行和流通股。

根据协议条款，ExOne 普通股将获得 8.50 美元现金和 17.00 美元 Desktop Metal 普通股，总对价为每股 25.50 美元，交易价值为 5.75 亿美元，意味着较 ExOne 在2021 年 8 月 11 日的普通股收盘价溢价 47.6%，以及基于 ExOne 普通股 30 天平均收盘价的溢价 43.9%。交易价值还意味着 ExOne 的收购倍数是 2021 年估计的共识收入的 6.4 倍。

技术与市场应用经验的结合

随着越来越多的企业转向增材制造，通过增材制造解决方案能够满足这些企业在速度、成本、分辨率和零件尺寸方面的所有要求。在3D科学谷看来，Desktop Metal对 ExOne 的收购通过Exone多年BJT金属喷射3D打印经验补充了应用解决方案，从而扩展了 Desktop Metal 的产品平台，以创建结合了吞吐量、灵活性和材料广度的综合产品与服务组合，同时允许其客户根据其特定应用需求优化生产。

此外，通过将 ExOne 的直销团队与 Desktop Metal 由 200 多个渠道合作伙伴组成的全球分销网络相结合，合并后的公司将为各种规模的企业提供更广泛的增材制造解决方案，同时提供更多的材料创新，为客户提供更多选择并推动新的应用发现.

根据协议条款，在交易完成时，ExOne 股东将获得 5.75 亿美元的总对价，其中包括 1.92 亿美元的现金对价和 3.83 亿美元的 Desktop Metal 普通股的股份对价。

不过如果 Desktop Metal 在收盘前 3 天的 20 天成交量加权平均价格 (VWAP) 介于 7.94 美元和 9.70 美元之间，则股票对价部分将进行相应的调整。如果 20 天 VWAP 超过该范围的上限，兑换比率将固定为每股 1.7522，如果 20 天 VWAP 低于该范围的下限，兑换比率将固定为每股 2.1416。预计在完全稀释的基础上发行的 Desktop Metal 股票的最终数量将在收盘时介于约 3,950 万至 4,830 万股之间。交易完成后，Desktop Metal 现有股东将分别持有 85% 至 88% 的股份，ExOne 现有股东预计将分别持有合并后公司 12% 至 15% 的股份。

技术爆发前夕的收购布局

而此前，根据3D科学谷市场研究方面的全球战略合作伙伴CONTEXT的判断，随着Desktop Metal，HP和其他公司加入ExOne和Digital Metal来倡导用于金属零件的批量生产的粘结剂喷射，这项技术有望在2021年取得重大进步。而根据3D科学谷市场研究方面的全球战略合作伙伴AMPower的判断，到2025年，AMPOWER预计粉末床系统的市场份额将减少例如金属中的粘接剂喷射（BJT）和塑料打印中的（DLP）技术将上升。

由此，可以说Desktop Metal 通过前期收购EnvisionTEC奠定了其在DLP领域的快速增长的未来市场的一席之地，通过收购ExOne则是为其在BJT技术应用领域的快速发展获得了新的加速器。

根据3D科学谷的市场观察，ExOne在粘结剂喷射金属3D打印方面可谓厚积薄发，就在近日，福特还展望了通过ExOne的设备规模化铝零件制造的产业前景，福特用于粘结剂喷射和烧结具有挑战性的金属粉末是铝 6061。这一发展是福特工程师和材料科学家与粘结剂喷射技术供应商 ExOne 合作的结果。而成功将铝应用于汽车零件的3D打印生产的意义是重大的：从传统制造工艺到3D打印工艺的转变将通过简化设计来减轻重量、节省空间、提高零件性能以及节省成本和时间。

与其他金属 3D 打印选项相比，与LPBF基于粉末床的选区激光熔化工艺相比，BJT-粘结剂喷射通常是一种生产率更高的金属 AM 增材制造工艺。

不过以前不可能使用铝进行粘结剂喷射，但福特和 ExOne 开创了一种粘结剂喷射铝 6061 的工艺，这使得在汽车制造领域的应用空间被打开。ExOne 在 2021年3 月份宣布已开始成功地开始使用粘结剂喷射打印和烧结 6061 铝，通过粘结剂喷射打印和连续烧结的结合，可以制造 99% 的高密度的铝合金零件，突破传统的材料特性和实现严格的几何控制，这是几十年来的一个突破。

根据3D科学谷的市场观察，Desktop Metal自身也在发力铝的3D打印，Desktop Metal和Uniformity Labs已开发出一种用于Desktop Metal生产系统的完全致密且可烧结的6061铝材料。该材料将专门用于Desktop Metal的粘结剂喷射技术，并且被合作伙伴描述为3D打印的“突破”，对于面向更经济的制造市场来说，铝合金有着广泛的应用空间。

根据3D科学谷的市场了解，几年前，Desktop Metal和Uniformity Labs联合起来，旨在开发一种低成本的原材料，该原材料可生产出完全致密的可烧结6061铝，其伸长率大于10％，具有更高的屈服强度和最终的抗拉强度。这是所得到的材料是对现有铝烧结技术的“重大改进”，后者需要涂覆粉末颗粒，将烧结助剂混合到粉末中，使用包含昂贵纳米颗粒的粘合剂或添加铅和镁等金属。这种6061铝材料与水基粘合剂兼容，并且具有比其他市售6061更高的最低着火能量铝粉的安全性得到了改善。

随着Desktop Metal在不锈钢、铝合金、铜金属、钛合金等多种材料方面的技术突破，Desktop Metal在BJT领域的技术优势一再被确立，而基于市场先行者ExOne的多年应用经验，二者的结合将为3D打印市场带来怎样的改观与颠覆，让我们拭目以待！

更多铝合金3D打印市场洞悉，请参考3D科学谷发布的《铝金属3D打印白皮书》。

更多3D打印在汽车领域的应用，请参考3D科学谷发布的上篇-《3D打印与新能源汽车白皮书》、下篇-《3D打印与新能源汽车白皮书》。

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突破，粘结剂喷射6061 铝和连续烧结炉推动铝3D打印规模化！

3DScienceValley — Mon, 21 Jun 2021 06:45:34 +0000

根据3D科学谷的观察，当一种材料相对便宜，但又难以通过3D打印加工的时候，市场上开发这种材料以适用于3D打印加工技术的当前动机就变得不足，因为相对于3D打印设备的价格来说，材料的价格对最终产品的价格所起到的作用并不明显。

不过如果有一种方法，使得这种相对便宜的材料变得容易加工，市场就在酝酿很大的反转机会。

解决燃烧、氧化、变形的多重挑战

铝合金，由于其天然的轻量化特点，在工业制造领域占有重要的一席之地。不过随着3D打印在钛金属领域的崛起以及低成本钛金属的发展趋势，铝合金似乎遇到了钛合金和复合轻量化塑料材料的双重夹击。甚至包括传统加工行业的铝合金轮毂，也面临着无充气整体轮胎发展趋势的威胁，那么铝合金是否可以借助3D打印技术获得一定程度突围，在金属3D打印领域的发展现状如何呢？

在金属3D打印工艺中，PBF（包括SLM/DMLS,EBM工艺）粉末床熔化金属3D打印是铝合金更为理想的加工工艺，而基于粘结剂喷射（Binder Jetting）的间接金属3D打印工艺，由于后处理热加工过程容易导致铝合金燃烧，在铝合金的加工方面目前不具备优势。

但随着各种制造技术的交叉结合发展，通过粘结剂喷射间接金属3D打印工艺实现铝合金零部件增材制造具有了更高可行性。

解决性能与成本问题

ExOne 在 2021年3 月份宣布已开始成功地开始使用粘结剂喷射打印和烧结 6061 铝，通过粘结剂喷射打印和连续烧结的结合，可以制造 99% 的高密度的铝合金零件，突破传统的材料特性和实现严格的几何控制，这是几十年来的一个突破。

根据3D科学谷的了解，这其中Abbott的连续烧结炉在倡导优化 Al 6061 粘合剂喷射技术，并使其更适合生产的新方法方面发挥了关键支持作用。

虽然今天销售的大多数粘合剂喷射 3D 打印机都配备了批量烧结炉，但 ExOne 在Abbott的帮助下发现，Al 6061 更适合连续炉——这种类型的工艺在大批量生产中很有优势。

而且对于市场来说，6061 铝是世界上最常用的铝，这是制造商想要的材料。几十年来，将结合粉末铝部件烧结成高密度一直是众所周知的挑战。根据3D科学谷的了解，虽然铝部件可以烧结成较低的密度，粉末金属 (PM) 市场一直在努力开发一种方法来成功实现高密度和强度的铝零件制造。

因此，虽然 PM-粉末冶金和 BJT-粘结剂喷射金属3D打印技术都可以将铝颗粒结合成精确的毛坯形式，但都没有找到一种可靠的方法来将这些形式烧结到高密度，同时保持形状和性能。

奥秘在于Abbott 的连续炉，例如 Vulcan Delube System，专门用于有效地从 PM毛坯件和粘结剂喷射部件中去除粘合剂或其他化学成分，并通过严格控制气氛和热分布的腔室“清洁”部件。

根据3D科学谷的了解，铝很容易氧化，这种在烧结过程中控制气氛的能力确实使Abbott 在全球范围内与众不同，从而为BJT-粘结剂喷射金属3D打印技术制造的Al 6061零件提供高密度可重复的结果。

根据3D科学谷的了解，让连续烧结过程变得异常具有挑战性的是，不仅仅需要实现高的密度还需要防止产品的变形。为了防止金属颗粒在烧结过程中熔化成圆形液滴是个充满挑战的过程，这需要像保持金属的体素一样仅仅去除粘合剂并防止氧化。

而连续烧结工艺与BJT-粘结剂喷射金属3D打印技术的成功结合，将带来AL 6061 以重要的方式改变制造业的局面，尤其是对汽车、航空航天和其他行业的改变，实现更轻量化的铝零件制造，同时满足经济性和产品质量一致性的要求。

解决性能与成本问题

近年来，通过粘结剂喷射（ binder jetting）工艺进行金属3D打印的设备受到了投资人的青睐。根据3D科学谷，从投资市场方面，大量的投资资金因看好高速度、大批量和低成本的因素，而进入到了粘结剂喷射 3D打印领域，不仅仅是GE这样的公司加入了粘结剂喷射（ binder jetting）工艺的提供商行列，后起之秀Desktop Metal, Markforged，Digital Metal等均是该领域的代表性企业。

根据3D科学谷全球市场研究合作伙伴AMPOWER，到2025年，AMPOWER预计粉末床系统的市场份额将减少，例如金属中的粘接剂喷射（BJT）和塑料打印中的（DLP）技术将上升。

3D科学谷认为，随着Exone与Abbott 解锁粘结剂喷射6061的量产挑战，市场上将有更多的类似组合出现，一起推动铝3D打印规模化。

l 文章来源：3D科学谷内容团队

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