GE增材：四年来，通用旗下多部门支持转向粘结剂喷射金属3D打印技术

自 2017 年 GE 增材宣布开发粘结剂喷射金属 3D 打印技术以来，GE 各业务部门通力合作，共同支持该项目的研究与开发。目前，GE 增材已经可以打印航空、能源、汽车和其他工业领域使用的多种合金，不断开发的新材料和形状解决方案，能够满足客户的各种应用需求。

通用电气的每项业务都拥有数十年的材料科学和化学专业知识，GE 全球研究中心拥有深厚的专业知识，他们的材料团队了解粘结剂喷射的复杂要求，可以根据需要开发新的材料体系和粘结剂。

GE 增材的第一种粘结剂用于成型高端镍基合金，并与 GE 能源部门合作开发燃气轮机零件，还与 GE 航空部门合作开发部分组件。GE 的其他业务部门也发挥了关键作用，他们帮助 GE 增材将需求与彼此的制造经验、零件设计和专业知识联系起来并发挥了关键作用。基于此，GE 增材的粘结剂喷射技术已经开始产生价值。

GE增材认为粘结剂的开发至关重要

材料和工艺被 GE 增材视为关键的差异化因素，并从四个角度进行粘结剂开发： 

首先，考虑环境、健康和安全。更安全的粘结剂可以保护使用这些化学品的操作员的健康，并减少对复杂工程控制的需求。这对于工业化和工厂验收很重要，其降低了环境排放风险。

其次，创造具有高效、高强度的粘结剂。高生坯强度是生产大型零件和具有薄壁、尖角和其他精细特征零件的关键。生坯强度对于去粉和零件处理也很重要，这有助于实现自动化生产。

第三，粘结剂需要具有良好的热力学强度（brown strength，准确性须核实），这将最大限度地减少烧结过程中的变形，并实现更好的几何控制。零件不能只是可打印，它们还必须是可烧结的。

第四，粘结剂具有清洁的燃烧特性。超级合金和其他高性能材料具有非常特殊的化学成分，在烧结过程中不能留下可能影响最终零件微观结构和机械性能的杂质以及残留物。

GE增材粘结剂喷射3D打印机基本参数和过程示意图

GE增材粘结剂喷射3D打印机打印过程

可以看出该打印机的成型尺寸较大

近期，GE 增材的研究人员发表了相关研究，分析了RENÉ 108合金采用粘结剂喷射技术成型的性能问题（粘结剂饱和度为100-120%，层厚0.1mm），并得出了两个主要结论：

首先，采用清洁燃烧的粘结剂所打印的零件具有更好的性能，其在最后的烧结过程中没有留下任何反应性残留物。

其次，发现零件性能不仅仅取决于粘结剂，机器与材料的相互作用会严重影响零件的疲劳寿命。

GE Power 的提供的涡轮部件第一阶段内护罩：（a）生坯和烧结状态（b）加工后
粘结剂喷射技术制造的内燃机活塞

RENÉ 108具有独特的蠕变强度和抗氧化性，可用于提高燃气轮机的效率。燃气轮机的效率可以通过提高点火温度和减少冷却热段部件所需的空气量来提高。为了有效地冷却零件，需要设计内部通道和复杂结构，以便高效地使用空气来冷却系统。能够承受高温的先进材料和允许制造具有复杂内部冷却功能的组件的工艺尤为重要。RENÉ 108便是首选的热端部件材料，而粘结剂喷射技术能够创建更复杂、更高效且限制更少的部件。

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从文中视频可以看出，GE增材开发的粘结剂喷射金属3D打印机的成型幅面很大，实际上这一尺寸为390*390*267mm，证明该技术的开发从一开始就面向工业部件制造。GE 增材指出，与其他3D打印工艺相比，粘结剂喷射技术具有许多优势：可以成型超级合金和其他难以焊接的材料，并能制造结构更为复杂的零件；金属粘结剂喷射的速度和无支撑特性还可以节省时间和成本，其打印速度至少比基于激光的技术快 6 倍，并可以在适当的热处理后制造更大的零件。

当前，粘结剂喷射金属3D打印技术的其他知名开发商也主要来自美国，如 ExOne、HP、Desktop Metal 等，他们在该技术领域领导了全球创新，相关产品也将陆续开始上市。未来，这项技术将深刻影响传统制造行业，并将改变金属增材制造行业的市场格局。

注：本文内容来自3D打印技术参考。

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