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。
© 福特
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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