金属注射成型 (MIM) 是一种用于金属零件大批量生产的强大制造工艺。但粘合剂喷射金属3D打印(BJ)以其独特的优势提供了一种引人注目的替代方案。

　　什么是粘合剂喷射金属3D打印?

　　粘合剂喷射金属3D打印(Binder jetting)采用阵列式喷头，把CAD模型切片得到一系列二维数据。根据切片得到的二维图形，在金属粉末床中选择性喷射粘合剂(Binder)来固化成型，层层叠加制作完成整个初坯零件。然后将初坯零件通过预烧结得到一定强度后，进行清粉。最后通过高温烧结将粘合剂去除并实现粉末颗粒之间的融合，从而得到高致密度和高强度的零件。

　　粘合剂喷射金属3D打印的好处

　　目前来看， 粘结剂喷射金属3D打印的主要优势之一是速度快。粘合剂喷射金属3D打印采用阵列式喷头，是传统SLM的几十倍以上。因为SLM是从“点”到“线”，而粘结剂喷射金属3D打印是从“线”到“面”，可实现大规模生产零件。

　　优势之二是材料广，理论上可打印任何粉末状金属材料。原则上，常温下不易氧化的粉末均可打印。

　　优势之三是成本低，不到SLM工艺的1/5;与传统数控的加工成本相当。

　　优势之四是处理方便，无需添加支撑，打印零件周围松散的粉末即可支撑住打印件。

　　除了以上粘合剂喷射金属3D打印特有的优势之外，与其他金属3D打印技术一样还具有很明显的设计自由度：由于零件是逐层构建(而MIM零件是在模具中形成)，因此粘合剂喷射金属3D打印原则上来可以实现各种复杂形状零件的打印。这也意味着可以将几个零件整合——几个连接件可以被一个零件取代，但实现的功能一样——从而减少零件数量并缩短装配时间。

　　还有一个明显的优点，粘合剂喷射金属3D打印的制造步骤比MIM少。MIM需要开模。而粘合剂喷射金属3D打印可以直接打印零件。因为对于小批量的加工速度明显优于MIM工艺。并且，MIM的模具一旦加工完成，就不容易调整。所以在不增加费用的情况下，金属3D打印可以进行多次迭代。

　　综合以上优点，粘合剂喷射金属3D打印是唯一可以实现工业批量化应用的金属3D打印技术。当然，粘合剂喷射金属3D打印也有因为后期烧结工艺很难克服而存在不擅长的领域。主要是由于重力和摩擦的影响，粘合剂喷射金属3D打印不擅长加工无支撑结构的大面积薄壁件，不善于制造细枝树状零件等。

　　粘合剂喷射金属3D打印与MIM的异同点

　　粘合剂喷射金属3D打印机与MIM均可以制造金属零件。但是二者既有相同之处，也有不同之处。

　　首先BJ的设计约束比MIM少，而MIM的设计需要考虑零件脱模，所以限制了一些形状。

　　其次成型工艺不一样。BJ采用阵列喷头选择性喷射粘合剂固化而成(前面有详细介绍)，而MIM则采用模具注射成型。但是两者的后处理工艺是相同的，均需要高温烧结。烧结后，BJ打印零件的致密度可以达到98%以上，与MIM工艺相近。但是由于MIM需要专门的脱脂过程，决定了不可能做很厚实的零件。

　　一般BJ技术所使用的金属粉末材料，体积比为60%，收缩比为1.15~1.2之间。所以烧结工艺对于粘合剂喷射金属3D打印是至关重要的。武汉易制科技(EasyMFG)从2016年开始做粘合剂喷射金属3D打印机以来，在烧结工艺方面做了大量的实验工作，积累了很多丰富的数据，能够解决这一环节的问题。

　　如何在粘合剂喷射金属3D打印与MIM之间选择?

　　大多数情况下，如何取舍，主要在于产量。对于原型制造和小批量生产，比如几万件，选择BJ是不错的选择。但是MIM在大批量生产时更具成本效益，比如几十万件以下，选择MIM。

　　除了产量是决定性因素之外，还有其他的原因。

　　由于脱脂的限制，MIM不能做太大和厚实的零件。一般MIM在500g以下范围。所以对于大尺寸，倾向于选择BJ。

　　还有，复杂的设计也倾向于选择BJ，因为MIM零件的几何形状受到脱模的限制。

　　与BJ相比，MIM 的表面光洁度略高，粗糙度更小，所以表面粗糙度在1~2μ，选择MIM。表面粗糙度在3μ以上，选择BJ。对于装配精度高的，一般在1个μ以下，加工后期工艺需要采用CNC，既可以选择MIM也可以选择BJ。

　　使用粘合剂喷射金属3D打印补充MIM

　　粘合剂喷射金属3D打印(BJ) 和 MIM 并不是两种存在竞争的工艺，而是相互补充的关系。事实上，BJ可用于补充 MIM。对于一些小批量的较复杂的产品，开模的成本比较高，这时候用BJ具备明显价格优势。此外，BJ的数字化柔性制造特点，可以实现在短期内制作样品，快速实现市场验证。在产品前期开发过程中，也比较适合用3D打印。