消除与传统陶瓷制造技术相关的问题，Evove陶瓷膜增材制造商业化的里程碑

| 3DScienceValley · 2022/02/18

根据3D科学谷的市场观察，英国科技企业 Evove 与 Desktop Metal 旗下的 Meta Additive 签署了一项联合开发协议，以用于 3D 打印Separonic 陶瓷膜的先进增材制造生产解决方案。

Evove 的 Separonics 产品线（精密工程 3D 打印陶瓷膜）开发计划的一部分是创建一个蓝图，以支持全球推广和建立区域制造中心。

新技术诞生新可能

根据3D科学谷，为使陶瓷增材制造领域成熟，陶瓷的研发应着眼于扩大材料选择，改进3D打印和后处理控制，以及多材料和混合加工等独特能力。

陶瓷3D打印技术分类及品牌

粘结剂的先进，成就复杂的产品

根据Evove首席执行官 Chris Wyres，与总部位于英国的 Meta Additive 签署这项合作协议是Evove的Separonics 产品线商业化的一个重要里程碑，通过Meta Additive专有的粘结剂喷射和材料技术，凭借可扩展且具有成本效益的制造能力，Evove的Separonics产品线用作做气体、液体、悬浮物、甚至微生物的过滤、隔离和提取，通过粘结剂喷射3D打印技术制造Separonics陶瓷膜产品以显着降低的成本提供性能提升和实用性增强的陶瓷膜。

据了解，陶瓷的基底材料通过传统制造工艺要经过可能近 2000 度的烧制，如此高的温度自然会带来烧结中出现的各种挑战。并且为了提高液体/气体的流通率，产品设计上要尽量薄，如果孔隙无法微观控制，这些都会影响陶瓷膜的性能。

Evove 的通过粘结剂喷射3D打印制造的陶瓷膜新产品，借助 CFD（计算流体动力学）和 AI 设计出可以精确控制的微观孔隙结构和分布，而且可能根据产品的使用场景，设计和制造不同的方案，从而让产品的过滤隔离和提取达到最理想的性能。

根据3D科学谷的了解，Meta Additive已经成为 Desktop Metal 旗下的一部分，在2021 年前三个季度，Desktop Metal锁定了重要资产，Desktop Metal在重点领域方面三管齐下：一是在可以提供速度组合的 3D 打印平台中获得优势，提高公差、表面光洁度和材料特性，真正符合大批量生产的要求；二是垂直整合Desktop Metal打印机的耗材，以加强高利润经常性收入流，获得高性能零件制造业客户。三是推进新的典型市场应用的应用程序，旨在推动大规模采用3D打印。

管理和补偿烧结阶段发生的大量收缩是Binder Jetting粘结剂喷射金属3D打印技术面临的最大挑战之一。零件在炉内收缩30-40％，线性收缩15-20％。如果零件很小并且壁厚均匀，那么收缩是可以预测的。然而，不同厚度的大型零部件的烧结过程会对几何形状产生非常复杂的问题。根据3D科学谷的市场研究，烧结收缩目前严重限制了Binder Jetting粘结剂喷射金属3D打印技术适用的几何形状和应用类型。

根据3D科学谷的《深潜 l 粘结剂喷射金属3D打印技术的后处理挑战》一文，Meta Additive的非牺牲性粘结剂解决方案使得烧结收缩从20%降到了2%，不仅消除了脱脂步骤的需要，而且还降低了后处理阶段所需的热量水平。在正常打印后，做300℃的热处理即可，热处理是为了巩固和优化一些微结构。

据悉Meta Additive的粘结剂在使用过程中，主要是化学反应，而不仅是物理反应。这是在基于70年代就发明的原子层沉积 (ALD)与化学气相沉积 (CVD)的科技树和相关产业成果基础上，进行的化学技术的研发。这种由分子成分、纳米成分和微成分组成的粘结剂，纳米颗粒填充在粉末间隙来实现颗粒间结合和渗透，相当于在3D打印过程中将粘结剂均匀无孔地沉积在金属粉末床颗粒的空隙之间。

根据Meta Additive 首席执行官 Simon Scott，利用Meta Additive的粘结剂喷射技术和新型功能粘结剂来提供先进的增材制造解决方案，将使 Evove 能够消除与传统陶瓷制造技术相关的问题，包括收缩、能源密集型热处理和生产速度慢等问题。

Meta Additive的解决方案在生产陶瓷膜具有明显的优势，尤其是在具有高温和酸性流体的恶劣环境中，采用Meta Additive3D 打印Separonics 陶瓷膜意味着Evove可以有效地消除与传统陶瓷制造工艺相关的挑战、高成本和碳足迹。此外，3D 打印使得Evove能够生产新颖的精密工程架构，优化膜的流体动力学和完整性，提供真正改变游戏规则的性能，减少过滤和分离的能源消耗，并延长膜的使用寿命。

Evove 的目标是在 2022 年底之前在英格兰西北部建立第一个全面的制造工艺，以促进此后不久在客户现场对陶瓷 Separonics 进行工业测试。

粘结剂喷射金属3D打印技术加速发展

金属3D打印领域，以Binder Jetting-粘结剂喷射金属3D打印技术为代表的间接金属3D打印以高速，低成本获得了业界的高度关注。

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）将加速上升。

▲ 不同类型的金属3D打印技术市场份额（2020年，2025年-预测）
© AMPower

粘结剂喷射金属3D打印技术，从生产效率、经济性的角度看充分的满足了面向量产的应用。

▲ 粘结剂喷射3D打印材料

而可打印材料的丰富多样（从金属到陶瓷，金属与金属的复合材料，陶瓷与金属的复合材料…)，使得粘结剂喷射这项技术的适用场景获得了进一步的延伸。

未来的生产解决方案将需要能够生产优化、多功能、低成本和可持续的组件的制造技术，Meta Additive的技术旨在彻底改变增材制造行业。Meta Additive为各行各业的智能部件制造提供创新的喷射技术。

利用粘结剂喷射技术以及Meta Additive的新型功能粘结剂来提供先进的增材制造解决方案，以应对Meta Additive当前和未来的挑战，同时消除孔隙率、收缩、零件尺寸限制和生产速度慢等问题。

在所有当前的粘结剂喷射工艺中，构成最终组件的材料几乎完全来自粉末床，而粘结剂是牺牲品。这意味着，一旦通过脱脂步骤去除了牺牲粘结剂，最终产品需要漫长的热处理步骤来加固零件，这通常会导致残留孔隙率和高度收缩。

为了克服这些问题，Meta Additive的工艺改为使用非牺牲粘结剂，该粘结剂可以同时结合和渗透粉末床与功能性构建材料。Meta Additive的愿景是，Meta Additive的革命性过程将缩短开发时间；减少零件的残余孔隙率；并实现真正定制的智能多材料组件的大规模制造。

l 孔隙率和结构多样性

Meta Additive在化学层面重新设计了粘结剂喷射工艺。传统上，3D 打印部件只能由单一材料以一种均匀的密度制成。Meta Additive 工艺使制造商能够同时使用多种材料打印单个零件，甚至允许定制材料的机械和结构特性，从而实现真正的设计灵活性。

通过Meta Additive的流程，制造商将能够真正定制其组件的功能元素，解锁大量以前未曾想到的设计选项。

l 节能、节约材料

据3D科学谷的了解，Meta Additive的工艺中使用的材料不仅消除了脱脂步骤的需要，而且还降低了后处理阶段所需的热量水平。这意味着后处理温度既缩短又显着降低多达 300 °C，从而显着降低热预算。Meta Additive工艺中使用的粉末和粘结剂均由 100% 构建材料制成，无需脱脂步骤，并将收缩率从 20% 降低到仅 2%。

没有脱脂阶段、更短的热处理以及后处理温度的降低显着减少了制造每个组件所需的时间和能量。最重要的是，Meta Additive的工艺使用 100% 的构建材料而不是传统的牺牲粘合剂，从而减少了产生的物理浪费。

使用Meta Additive的工艺的制造商将受益于更快、更经济、更可持续地打印的零件，但仍然可以获得更高的质量和大量的定制选项。