根據3D科學谷的市場觀察，英國科技企業 Evove 與 Desktop Metal 旗下的 Meta Additive 簽署了一項聯合開發協議，以用於 3D 列印Separonic 陶瓷膜的先進增材製造生產解決方案。
Evove 的 Separonics 產品線（精密工程 3D 列印陶瓷膜）開發計劃的一部分是建立一個藍圖，以支援全球推廣和建立區域製造中心。
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新技術誕生新可能
根據3D科學谷，為使陶瓷增材製造領域成熟，陶瓷的研發應著眼於擴大材料選擇，改進3D列印和後處理控制，以及多材料和混合加工等獨特能力。
陶瓷3D列印技術分類及品牌
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/ 粘結劑的先進，成就複雜的產品
根據Evove執行長 Chris Wyres，與總部位於英國的 Meta Additive 簽署這項合作協議是Evove的Separonics 產品線商業化的一個重要里程碑， 透過Meta Additive專有的粘結劑噴射和材料技術，憑藉可擴充套件且具有成本效益的製造能力，Evove的Separonics產品線用作做氣體、液體、懸浮物、甚至微生物的過濾、隔離和提取，透過粘結劑噴射3D列印技術製造Separonics陶瓷膜產品以顯著降低的成本提供效能提升和實用性增強的陶瓷膜。
據瞭解，陶瓷的基底材料透過傳統制造工藝要經過可能近 2000 度的燒製，如此高的溫度自然會帶來燒結中出現的各種挑戰。並且為了提高液體/氣體的流通率，產品設計上要儘量薄，如果孔隙無法微觀控制，這些都會影響陶瓷膜的效能。
Evove 的透過粘結劑噴射3D打印製造的陶瓷膜新產品，藉助 CFD（計算流體動力學）和 AI 設計出可以精確控制的微觀孔隙結構和分佈，而且可能根據產品的使用場景，設計和製造不同的方案，從而讓產品的過濾隔離和提取達到最理想的效能。
根據3D科學谷的瞭解，Meta Additive已經成為 Desktop Metal 旗下的一部分，在2021 年前三個季度，Desktop Metal鎖定了重要資產，Desktop Metal在重點領域方面三管齊下：一是在可以提供速度組合的 3D 列印平臺中獲得優勢，提高公差、表面光潔度和材料特性，真正符合大批次生產的要求；二是垂直整合Desktop Metal印表機的耗材，以加強高利潤經常性收入流，獲得高效能零件製造業客戶。三是推進新的典型市場應用的應用程式，旨在推動大規模採用3D列印。
管理和補償燒結階段發生的大量收縮是Binder Jetting粘結劑噴射金屬3D列印技術面臨的最大挑戰之一。零件在爐內收縮30-40％，線性收縮15-20％。如果零件很小並且壁厚均勻，那麼收縮是可以預測的。然而，不同厚度的大型零部件的燒結過程會對幾何形狀產生非常複雜的問題。根據3D科學谷的市場研究，燒結收縮目前嚴重限制了Binder Jetting粘結劑噴射金屬3D列印技術適用的幾何形狀和應用型別。
根據3D科學谷的《深潛 l 粘結劑噴射金屬3D列印技術的後處理挑戰》一文，Meta Additive的非犧牲性粘結劑解決方案使得燒結收縮從20%降到了2%，不僅消除了脫脂步驟的需要，而且還降低了後處理階段所需的熱量水平。在正常列印後，做300℃的熱處理即可，熱處理是為了鞏固和最佳化一些微結構。
據悉Meta Additive的粘結劑在使用過程中，主要是化學反應，而不僅是物理反應。這是在基於70年代就發明的原子層沉積 （ALD）與化學氣相沉積 （CVD）的科技樹和相關產業成果基礎上，進行的化學技術的研發。這種由分子成分、奈米成分和微成分組成的粘結劑，奈米顆粒填充在粉末間隙來實現顆粒間結合和滲透，相當於在3D列印過程中將粘結劑均勻無孔地沉積在金屬粉末床顆粒的空隙之間。
根據Meta Additive 執行長 Simon Scott，利用Meta Additive的粘結劑噴射技術和新型功能粘結劑來提供先進的增材製造解決方案，將使 Evove 能夠消除與傳統陶瓷製造技術相關的問題，包括收縮、能源密集型熱處理和生產速度慢等問題。
Meta Additive的解決方案在生產陶瓷膜具有明顯的優勢，尤其是在具有高溫和酸性流體的惡劣環境中，採用Meta Additive3D 列印Separonics 陶瓷膜意味著Evove可以有效地消除與傳統陶瓷製造工藝相關的挑戰、高成本和碳足跡。此外，3D 列印使得Evove能夠生產新穎的精密工程架構，最佳化膜的流體動力學和完整性，提供真正改變遊戲規則的效能，減少過濾和分離的能源消耗，並延長膜的使用壽命。
Evove 的目標是在 2022 年底之前在英格蘭西北部建立第一個全面的製造工藝，以促進此後不久在客戶現場對陶瓷 Separonics 進行工業測試。
/ 粘結劑噴射金屬3D列印技術加速發展
金屬3D列印領域，以Binder Jetting-粘結劑噴射金屬3D列印技術為代表的間接金屬3D列印以高速，低成本獲得了業界的高度關注。
根據3D科學谷全球市場研究合作伙伴AMPOWER，到2025年，AMPOWER預計粉末床系統的市場份額將減少，例如金屬中的粘接劑噴射（BJT）將加速上升。
▲ 不同型別的金屬3D列印技術市場份額（2020年，2025年-預測）
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粘結劑噴射金屬3D列印技術，從生產效率、經濟性的角度看充分的滿足了面向量產的應用。
▲ 粘結劑噴射3D列印材料
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而可列印材料的豐富多樣（從金屬到陶瓷，金屬與金屬的複合材料，陶瓷與金屬的複合材料…），使得粘結劑噴射這項技術的適用場景獲得了進一步的延伸。
未來的生產解決方案將需要能夠生產最佳化、多功能、低成本和可持續的元件的製造技術，Meta Additive的技術旨在徹底改變增材製造行業。Meta Additive為各行各業的智慧部件製造提供創新的噴射技術。
利用粘結劑噴射技術以及Meta Additive的新型功能粘結劑來提供先進的增材製造解決方案，以應對Meta Additive當前和未來的挑戰，同時消除孔隙率、收縮、零件尺寸限制和生產速度慢等問題。
在所有當前的粘結劑噴射工藝中，構成最終元件的材料幾乎完全來自粉末床，而粘結劑是犧牲品。這意味著，一旦透過脫脂步驟去除了犧牲粘結劑，最終產品需要漫長的熱處理步驟來加固零件，這通常會導致殘留孔隙率和高度收縮。
為了克服這些問題，Meta Additive的工藝改為使用非犧牲粘結劑，該粘結劑可以同時結合和滲透粉末床與功能性構建材料。Meta Additive的願景是，Meta Additive的革命性過程將縮短開發時間；減少零件的殘餘孔隙率；並實現真正定製的智慧多材料元件的大規模製造。
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孔隙率和結構多樣性
Meta Additive在化學層面重新設計了粘結劑噴射工藝。傳統上，3D 列印部件只能由單一材料以一種均勻的密度製成。Meta Additive 工藝使製造商能夠同時使用多種材料列印單個零件，甚至允許定製材料的機械和結構特性，從而實現真正的設計靈活性。
透過Meta Additive的流程，製造商將能夠真正定製其元件的功能元素，解鎖大量以前未曾想到的設計選項。
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節能、節約材料
據3D科學谷的瞭解，Meta Additive的工藝中使用的材料不僅消除了脫脂步驟的需要，而且還降低了後處理階段所需的熱量水平。這意味著後處理溫度既縮短又顯著降低多達 300 °C，從而顯著降低熱預算。Meta Additive工藝中使用的粉末和粘結劑均由 100% 構建材料製成，無需脫脂步驟，並將收縮率從 20% 降低到僅 2%。
沒有脫脂階段、更短的熱處理以及後處理溫度的降低顯著減少了製造每個元件所需的時間和能量。最重要的是，Meta Additive的工藝使用 100% 的構建材料而不是傳統的犧牲粘合劑，從而減少了產生的物理浪費。
使用Meta Additive的工藝的製造商將受益於更快、更經濟、更可持續地列印的零件，但仍然可以獲得更高的質量和大量的定製選項。
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更大、更強
由於Meta Additive的粉末和粘結劑是由 100% 的構建材料製成的，因此生坯部件強度更高並且消除了脫脂步驟，使得能夠打印出比以前更大、更復雜的元件，所有這些都不需要支撐結構。
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