粘结剂喷射金属3D打印技术（MBJ）目前已获全球业内同行的一致肯定，是未来最具应用潜力的金属3D打印技术之一。除了打印设备，与MBJ相关的粘结剂墨水、金属粉末等材料也备受关注。特别是打印墨水材料的研发，更是关系到MBJ能否走向大规模工业应用的关键技术。

2023年8月，长沙墨科瑞公司成功研发出了粘结剂喷射金属3D打印技术（MBJ）专用的高强度自清洁墨水。这距离墨科瑞开发出首款环保型水性粘结剂喷射金属3D打印专用墨水，时间又过去了2年多。

金属3D打印技术是一种快速制造技术，它可以将数字化模型直接转换成金属零件。与传统的制造技术相比，金属3D打印技术具有许多优势。

金属3D打印技术的优势

1. 制造效率高

金属3D打印技术可以在短时间内生产出复杂的金属零件。相较于传统制造技术，它不需要额外的加工步骤，因此可以大幅度缩短生产周期。同时，由于数字化设计流程的使用，产品开发从设计到打印很少需要人工干预，也极大提高了制造效率。

2. 降低成本

金属3D打印技术可以通过节约材料、减少人工干预等方式降低成本。相比于传统的制造技术，金属3D打印技术可以更好地利用材料，避免浪费。同时，由于它可以通过数字化流程进行设计和制造，减少了人工干预，也可以减少成本。

3. 提高产品质量

金属3D打印技术可以制造出更加精确、复杂的金属零件，因此可以提高产品的质量。相比传统的制造技术，金属3D打印技术可以更好地控制产品的质量，并减少产品的缺陷率。

4. 个性化定制

金属3D打印技术可以根据客户需求进行个性化定制。相比传统的制造技术，它不需要额外的模具和设备，可以大幅度提高生产效率，同时也可以满足客户个性化的需求。

粘结剂喷射金属3D打印的优势及挑战

粘结剂喷射金属3D打印技术（BJ，Binder Jetting），以高效的大幅面打印速度、高精度、高复杂结构、无支撑、多材料组合等，也已形成技术、成本等综合竞争优势。

然而，粘结剂喷射金属3D打印技术（BJ）的进一步发展同样面临诸多挑战。

除了相关装备（喷头、控制板卡）、材料（粘结剂、纳米墨水）等“卡脖子”技术外，业内人士都知道，很大的挑战还来自于后处理烧结技术。在金属“生坯”的后处理冶金烧结过程中，会不可避免地出现收缩、非对称变形等难以克服的技术问题。

打印的金属“生坯”部件越大，出现的收缩、非对称变形也会越大。这也是传统的粉末冶金、MIM（金属注射成型）不能制作大件的根本原因。

金属“生坯”后处理烧结中出现的收缩、非对称变形问题，同样阻碍国外巨头的发展。据了解，国外从事粘结剂喷射金属3D打印技术（BJ）的公司，大都希望通过发展各种仿真烧结软件或者开发金属纳米粘结剂来解决收缩和变形难题。可以预见的是，这些途径并不能从根本上解决问题，并且成本高昂。

墨科瑞发明低温钎焊（Brazing）烧结技术

长沙墨科瑞研制成功的是一种独特的粘结剂喷射金属3D打印低温钎焊（Brazing）烧结技术。墨科瑞创始人李昕将该技术称之为特种粘结剂喷射金属3D打印技术（BJB）。

BJB技术是在常规BJ技术基础上进行的创新，其核心技术是将全新的金属“生坯”低温钎焊烧结（Brazing）技术融入到常规BJ工艺的后处理烧结过程中。

BJB技术流程：

1. 金属粉末通过水性粘结剂喷射3D打印成生坯；

2. 生坯经烘干及低温烧结处理后包裹上特殊的钎焊合金浆料（多种处理方法之一）；

3. 经400℃-1200℃低温钎焊渗透烧结（不同的金属可以选择不同的钎焊合金；钎焊温度比常规烧结温度低200℃-300℃），熔化的钎料合金渗透填满生坯骨架缝隙，即可获得致密的几乎没有收缩和非对称变形的金属部件。

例如，316L不锈钢“生坯”，传统的BJ技术烧结温度为1350℃左右；特种BJB技术通过选择合适的钎料合金，可以在1100℃左右通过相对低温的钎焊渗透烧结即可获得致密的几乎没有收缩和非对称变形的316L不锈钢部件（收缩变形量可以控制在5%以内）。BJB技术通过在一个相对低很多（200多度）的温度下钎焊烧结，节省了大量能源，节能环保。

BJB相关的底层技术目前已经获得国家发明专利授权，拥有自主知识产权；该技术也适用于FDM等其他“间接金属3D打印技术”生坯的后处理冶金烧结，都受到专利的保护。

墨科瑞发明粘结剂喷射金属3D打印技术

在过去的2年多时间里，国内MBJ技术发展迅速，已有多家设备厂商推出自主研发的MBJ打印设备。墨科瑞的MBJ水性环保墨水也一直在迭代升级，目前这款新研发出的墨水属于该公司第三代产品。

据墨科瑞创始人兼首席研发专家李昕介绍，粘结剂喷射金属3D打印技术（MBJ）技术要走向规模化工业应用，须要数小时甚至数十小时不间断持续的稳定打印，打印出来的生坯必须具有较好的强度。这两项要求，对设备厂商，对打印墨水研发厂商，特别是水性墨水研发厂商，都是两项特别重要的挑战。一个大型金属工件的打印时间可能需要十几个小时才能完成，中间不能有任何间断；打印工件的结构也越来越精细复杂。这样才能发挥出金属3D打印的优势。

打印过程中，墨水会在喷头喷孔内壁沉积。目前打印喷头使用的大多是日本理光G5、G6喷头，该喷头的喷嘴孔径只有2μm，约是一根头发丝的百分之一；一个喷头有数十个这样细小尺寸的小孔，非常容易堵塞。一旦发生堵塞，就会影响打印的精度和出墨量；情况严重时，打印过程会被迫中断，整个打印工件就可能会报废。另外，为了工件减重和更好地发挥各种功能性要求，目前打印的工件尺寸愈来愈精细，有各种各样的镂空或管道结构，对壁厚的设计也越来越薄。这样，对生坯强度的要求会越来越高。如果生坯强度不够，在清粉和搬运过程中就会容易造成破损。

凭借对MBJ打印墨水的深刻理解和诸多用户两年来实际使用情况的反馈，墨科瑞研发团队对墨水的组份进行了重构；经过反复试验测试，采用全新的材料和配制工艺成功研制出了这款第三代新型环保水性墨水。

墨水配方中添加了特殊的自洁净材料组份，打印过程中流动的墨水对喷孔具有一定的自清洗功能，因而让打印过程更加顺畅，喷射性能优异，不易堵喷头；可以数十个小时连续喷射而没有任何问题，适应各种高端3D打印喷头。

这款墨水采用全新的小分子纳米粘结材料，生坯强度较前两代产品提升50%以上，可以打印0.5～1mm壁厚的薄壁工件。这款水性墨水的生坯打印强度可以与目前最好的油性墨水相抗衡，甚至还要好于后者。打印后生坯清粉过程很轻松，生坯不易发生破损。

区别于墨科瑞前两代产品，第三代产品具有一定的常温定型功能。打印完毕的产品在常温下静置2～3小时以上，即可以完成初步定型，具有一定的强度，可以进行清粉处理。这会给整个生坯后处理工艺带来便利，目前所有的油性墨水（包括国外的）都无法完成常温定型。

除上述优越之点，南极熊了解到墨科瑞这款第三代环保水性墨水还具有如下特性：

1，打印轮廓清晰、更加精细；生坯表面洁净，很少粘粉；

2，生坯无需脱脂，可以直接进炉烧结；

3，烧结后残留灰分较前两款更少，墨水组份能彻底分解干净，几近为零；这对金属烧结的性能至关重要。这是所有油性墨水所无法达到的；

4，墨水为中性，适用于各种金属粉末（不锈钢、铁、钨、铜、钛、铝等）以及陶瓷粉末；

5，保存稳定性好，储存期至少在3个月以上；

6，全新水性材料，无毒无害，无VOC排放，环境更加友好。

“实际在线打印的效果非常棒！出墨量和打印稳定性明显提升。更为重要的是，连续打印不堵喷头，打印后的清洗流程也更加简单了。生坯强度也更好了，能打更薄壁厚的工件。”墨科瑞研发测试工程师李孙祎介绍了他对这款新型墨水实际打印测试情况的体会和评价。

墨科瑞第三代墨水还研制了配套的喷头和墨路专用清洗剂和保湿液，以方便用户使用。清洗剂和保湿液也都是水性环保的，环境友好。

文章来源： 南极熊3D打印网 ，大唐盛世-金属3D打印，