惠普公司自2016年正式商業(yè)化其增材制造技術以來，已推出了多款聚合物3D打印系統(tǒng)以及基于粘結劑噴射的金屬3D打印技術?；萜諏τ谡碱I未來12萬億美元制造業(yè)領域的下一個高地，開啟了全速前進模式。

            

01 劍指3D打印            

在惠普、Desktop Metal、Carbon進入3D打印領域以前，傳統(tǒng)3D打印行業(yè)面臨成本高、技術成熟度低和人才短缺問題。許多工業(yè)3D打印機在速度和效率方面仍然落后于傳統(tǒng)設備，而且將該技術真正投入生產(chǎn)還面臨巨大投資，這些都是影響3D打印普及應用的重要影響因素。后期，以惠普為代表的新勢力推出了一系列革新3D打印技術的新工藝，從打印速度、成本以及零件質(zhì)量方面共同推動3D打印進入了一個全新的生產(chǎn)模式。

            

惠普多射流熔融技術（MJF）基于塑料粉末通過墨水和加熱實現(xiàn)熔融成型，借助該技術，惠普推出了聚合物粉末床3D打印的新標準。作為明星產(chǎn)品，多射流熔融技術極大擠占了傳統(tǒng)SLS技術的市場，并號稱具有更一致的機械性能、更快的處理速度和更高的精度。

            

在比較MJF和SLS零件的成本時，在線制造市場Xometry發(fā)現(xiàn)，使用MJF技術生產(chǎn)的零件成本比SLS技術低30％。由于惠普MJF打印機能夠同時打印多個零件，因此隨著零件體積的增加，這種差異也會增加。

            

02 邁向聚合物3D打印工業(yè)化            

惠普從一開始就致力于功能原型設計和批量生產(chǎn)，MJF技術在多方面都具有革命性的意義。該公司于2016年底推出的首個HP Jet Fusion 4200 3D打印系統(tǒng)已成為粉末床技術類別中最好的小批量生產(chǎn)機器之一。4200系統(tǒng)由打印機、冷卻站和兩個構建單元（打印缸）組成，旨在最大程度簡化打印和后處理步驟。

            

打印缸可置換目前已成為SLS及MJF技術的標準配置，當打印完成之后，可以直接將其送至后處理站進行冷卻和清潔，同時打印機更換新粉缸繼續(xù)打印，從而提高工作效率。

            

            

            

HP Multi Jet Fusion 4200

            

由于專注于生產(chǎn)和質(zhì)量，該系統(tǒng)在市場上受到好評。3D Hubs《2018年第2季度數(shù)字制造趨勢報告》根據(jù)打印機的質(zhì)量評級，將惠普4200打印機排名第2，而該機在當年生產(chǎn)的零件數(shù)量方面排名第一。

            

在應用方面，4200系統(tǒng)從功能原型到工具，再到短期使用的最終用途零件生產(chǎn)，可用于多種用途。

            

惠普通過與齒科品牌SmileDirectClub合作，為后者安裝了49套MJF系統(tǒng)，每天可生產(chǎn)50000多個牙模。2018年，惠普在中國建立3D打印批量化定制中心，當年中國境內(nèi)的MJF打印機就已經(jīng)達到50臺。此外，惠普還在美國、西班牙和新加坡等地均建有先進制造中心。

            

進入全彩色3D打印領域

            

在沒有彩色3D打印的情況下，工藝人員往往需要花幾個小時甚至更長時間對SLA或其他工藝打印的樣品進行上色，制造商自然很想擁有能夠負擔的起的彩色3D打印機。然而事實卻是，全彩色3D打印在業(yè)內(nèi)極其昂貴。

            

            

            

惠普全彩3D打印

            

在4200打印機發(fā)布后，惠普在2018年推出了全彩色3D打印機系列Jet Fusion 300 /500。該產(chǎn)品補充了其現(xiàn)有工業(yè)3D打印機的產(chǎn)品系列，并為中小型產(chǎn)品開發(fā)商提供了低成本選擇。

            

與此同時，惠普基于全新工藝的全彩3D打印機，又與Stratasys和3D Systems的現(xiàn)有產(chǎn)品展開了直接競爭。

            

推動3D打印實現(xiàn)批量制造

據(jù)報道，2018年基于MJF技術生產(chǎn)的零件已經(jīng)達到1000萬個，而惠普希望將3D打印的批量生產(chǎn)提升到更高水平。

在過去幾年中，采用3D打印進行批量生產(chǎn)已成為行業(yè)發(fā)展的重要趨勢之一。而且隨著應用數(shù)量的增加，開發(fā)能夠適應產(chǎn)量不斷增長的新解決方案已經(jīng)勢在必行。

            

在同類型技術領域，當前的激光燒結方案與惠普MJF技術相比還是有些差距，后者通常具有更高的吞吐量。2019年對于惠普來說又是重要的一年，其推出了以生產(chǎn)為重點的新5200系列MJF 3D打印機。

            

            

            

面向生產(chǎn)應用的HP Jet Fusion 5200系列

            

500/300系列3D打印機以功能原型為目標，4200系列則以小批量生產(chǎn)為目標，5200系列則為其實現(xiàn)制造業(yè)的雄心再往前邁進了一步—以堪比注塑成型的精度和可重復性進行批量生產(chǎn)。

            

5200系列最顯著的進步是生產(chǎn)率提高了40％，并為高溫材料的3D打印開辟了可能性。目前，已有多家公司購入該系列打印機用于生產(chǎn)，其行業(yè)涉及風力發(fā)電、體育運動等領域。新系統(tǒng)大大擴展了惠普的增材制造業(yè)務能力，使其客戶能夠在生產(chǎn)中真正實現(xiàn)數(shù)字制造。

            

03 創(chuàng)新3D打印材料

            

惠普的3D打印技術已逐步從原型設計和小批量生產(chǎn)轉向批量增材制造。盡管硬件在這一進步中起著重要作用，但如果不進行新材料開發(fā)，要充分利用MJF技術也將會是極其困難的。

            

MJF技術于2016年首次推出時僅能打印PA12，目前，惠普逐漸將其材料組合擴展到包括更多種類的熱塑性塑料，如PA11、玻璃微珠復合PA12以及柔性TPU材料。此外，惠普還為其最新的5200系列專門開發(fā)了聚丙烯（PP）材料。

            

            

            

采用MJF技術打印的聚丙烯零件

            

聚丙烯是一種多功能、耐用且耐化學腐蝕的熱塑性塑料，由惠普與巴斯夫合作開發(fā)。采用MJF技術3D打印的聚丙烯可媲美注塑成型的效果，基于這些特性，該材料特別適合用于汽車、工業(yè)、消費品和醫(yī)療領域。

實現(xiàn)材料高度可重復使用

            

在聚合物粉末床工藝中，每一層粉末都會經(jīng)受高溫照射，這會造成材料化學結構的變化，同時也使得燒結特性難以預測。然而在一次成型過程中，并不是所有粉末都會變成零件，總有一些粉末會被重復多次使用，可化學結構的變化也導致材料注定無法100％完全可用。這對于使用該工藝的用戶來說不僅造成了材料浪費，還會帶來成本負擔，更何況現(xiàn)階段材料仍然非常昂貴。

            

克服此問題的唯一方法是將新舊粉末混合使用。在SLS工藝中，只能回收大約30-50％的粉末（也有廠商重復使用70%），而使用MJF技術最多可重復使用80％的粉末?；萜辗Q這種高水平的粉末可重復使用性是通過材料創(chuàng)新實現(xiàn)的?；萜誔A12材料在長時間高溫暴露過程中可減輕分子結構變化，被稱為中低反應性材料，其重復使用率達到80％而不會降低質(zhì)量。

            

惠普還計劃進一步擴大材料種類，提供更廣泛的熱塑性塑料系列，包括具有阻燃特性的熱塑性塑料、彈性體、聚酰胺、商品塑料和高性能材料等。而惠普Multi Jet Fusion開放平臺將是這一進展的關鍵，該平臺邀請化學公司在材料開發(fā)方面進行合作，以加速材料創(chuàng)新。

            

04 新領域：金屬3D打印            

惠普進入聚合物3D打印領域的時間雖然不長，但已經(jīng)攪動了整個市場。而通過推出用于批量化制造的Metal jet金屬3D打印技術，則進一步改變了業(yè)內(nèi)的競爭格局，更推動了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

            

Metal Jet 3D打印技術于2018年推出，通過有選擇的在粉末床上噴射粘結劑并最終實現(xiàn)零件成型?；萜找朐摷夹g的獨特優(yōu)勢在于其創(chuàng)新的打印頭和粘結劑技術。

            

            

            

惠普Metal Jet 金屬3D打印系統(tǒng)

            

雖然粘結劑噴射技術本身就很快，但惠普仍然對打印頭進行了改進使其更快。Metal Jet系統(tǒng)配備6個打印頭，每個打印頭有5280個噴嘴?；萜辗Q，如此多的噴嘴可以為打印機帶來更高的生產(chǎn)率和可靠性。

            

此外，惠普利用其在墨水技術方面的專業(yè)知識，開發(fā)了一種創(chuàng)新的粘結劑，可以使燒結過程更快、成本更低。在金屬注射成型過程中，通常需要燒掉10％以上重量的粘結劑，而新技術的比例不到1％，一個數(shù)量級的降低使燒結過程更簡單、速度更快、成本更低。

            

            

            

Metal Jet技術原理

            

通過將這些先進技術相結合，惠普希望將金屬3D打印實現(xiàn)與傳統(tǒng)技術相當?shù)慕?jīng)濟性和生產(chǎn)效率。同時，粘結劑噴射成型技術可能不僅有助于實現(xiàn)金屬3D打印的批量化生產(chǎn)，還可能實現(xiàn)環(huán)境保護、經(jīng)濟性等可持續(xù)發(fā)展的價值主張。

            

            

            

大眾汽車使用Metal Jet技術3D打印定制的變速桿

            

目前，惠普金屬3D打印機已經(jīng)推出了零件生產(chǎn)服務，不過設備的商業(yè)化需要等到2021年?？梢灶A見的是，汽車行業(yè)可能會特別受益于該技術。大眾汽車已經(jīng)與惠普在金屬3D打印技術方面進行了兩年的合作，希望將Metal Jet技術打印的結構部件（例如變速桿和后視鏡支架）集成到其下一代汽車中。

            

05 總結語

惠普雖不是3D打印行業(yè)中的傳統(tǒng)玩家，但事實證明它給本領域帶來了極大改變，一是產(chǎn)品競爭格局，二是推動了技術向生產(chǎn)級方向的改變，外媒更是聲稱惠普致力于成為3D打印市場的領導者。

            

惠普對其技術充滿信心，目前它已將3D打印作為其供應鏈的一部分，并為其3D打印機生產(chǎn)大量零件。該公司自首次試水3D打印行業(yè)以來，一直押注于3D打印作為一種數(shù)字制造技術，未來，惠普將加大其在3D打印領域的發(fā)展勢頭，以保持其在行業(yè)中的領先地位。

本文系轉載，版權歸原作者所有；旨在傳遞信息，不代表3D打印資源庫的觀點和立場。如需轉載請聯(lián)系原作者，如有任何疑問，請聯(lián)系kefu@3dzyk.cn。

惠普公司自2016年正式商業(yè)化其增材制造技術以來，已推出了多款聚合物3D打印系統(tǒng)以及基于粘結劑噴射的金屬3D打印技術?；萜諏τ谡碱I未來12萬億美元制造業(yè)領域的下一個高地，開啟了全速前進模式。

            

01 劍指3D打印            

在惠普、Desktop Metal、Carbon進入3D打印領域以前，傳統(tǒng)3D打印行業(yè)面臨成本高、技術成熟度低和人才短缺問題。許多工業(yè)3D打印機在速度和效率方面仍然落后于傳統(tǒng)設備，而且將該技術真正投入生產(chǎn)還面臨巨大投資，這些都是影響3D打印普及應用的重要影響因素。后期，以惠普為代表的新勢力推出了一系列革新3D打印技術的新工藝，從打印速度、成本以及零件質(zhì)量方面共同推動3D打印進入了一個全新的生產(chǎn)模式。

            

惠普多射流熔融技術（MJF）基于塑料粉末通過墨水和加熱實現(xiàn)熔融成型，借助該技術，惠普推出了聚合物粉末床3D打印的新標準。作為明星產(chǎn)品，多射流熔融技術極大擠占了傳統(tǒng)SLS技術的市場，并號稱具有更一致的機械性能、更快的處理速度和更高的精度。

            

在比較MJF和SLS零件的成本時，在線制造市場Xometry發(fā)現(xiàn)，使用MJF技術生產(chǎn)的零件成本比SLS技術低30％。由于惠普MJF打印機能夠同時打印多個零件，因此隨著零件體積的增加，這種差異也會增加。

            

02 邁向聚合物3D打印工業(yè)化            

惠普從一開始就致力于功能原型設計和批量生產(chǎn)，MJF技術在多方面都具有革命性的意義。該公司于2016年底推出的首個HP Jet Fusion 4200 3D打印系統(tǒng)已成為粉末床技術類別中最好的小批量生產(chǎn)機器之一。4200系統(tǒng)由打印機、冷卻站和兩個構建單元（打印缸）組成，旨在最大程度簡化打印和后處理步驟。

            

打印缸可置換目前已成為SLS及MJF技術的標準配置，當打印完成之后，可以直接將其送至后處理站進行冷卻和清潔，同時打印機更換新粉缸繼續(xù)打印，從而提高工作效率。

            

            

            

HP Multi Jet Fusion 4200

            

由于專注于生產(chǎn)和質(zhì)量，該系統(tǒng)在市場上受到好評。3D Hubs《2018年第2季度數(shù)字制造趨勢報告》根據(jù)打印機的質(zhì)量評級，將惠普4200打印機排名第2，而該機在當年生產(chǎn)的零件數(shù)量方面排名第一。

            

在應用方面，4200系統(tǒng)從功能原型到工具，再到短期使用的最終用途零件生產(chǎn)，可用于多種用途。

            

惠普通過與齒科品牌SmileDirectClub合作，為后者安裝了49套MJF系統(tǒng)，每天可生產(chǎn)50000多個牙模。2018年，惠普在中國建立3D打印批量化定制中心，當年中國境內(nèi)的MJF打印機就已經(jīng)達到50臺。此外，惠普還在美國、西班牙和新加坡等地均建有先進制造中心。

            

進入全彩色3D打印領域

            

在沒有彩色3D打印的情況下，工藝人員往往需要花幾個小時甚至更長時間對SLA或其他工藝打印的樣品進行上色，制造商自然很想擁有能夠負擔的起的彩色3D打印機。然而事實卻是，全彩色3D打印在業(yè)內(nèi)極其昂貴。

            

            

            

惠普全彩3D打印

            

在4200打印機發(fā)布后，惠普在2018年推出了全彩色3D打印機系列Jet Fusion 300 /500。該產(chǎn)品補充了其現(xiàn)有工業(yè)3D打印機的產(chǎn)品系列，并為中小型產(chǎn)品開發(fā)商提供了低成本選擇。

            

與此同時，惠普基于全新工藝的全彩3D打印機，又與Stratasys和3D Systems的現(xiàn)有產(chǎn)品展開了直接競爭。

            

推動3D打印實現(xiàn)批量制造

據(jù)報道，2018年基于MJF技術生產(chǎn)的零件已經(jīng)達到1000萬個，而惠普希望將3D打印的批量生產(chǎn)提升到更高水平。

在過去幾年中，采用3D打印進行批量生產(chǎn)已成為行業(yè)發(fā)展的重要趨勢之一。而且隨著應用數(shù)量的增加，開發(fā)能夠適應產(chǎn)量不斷增長的新解決方案已經(jīng)勢在必行。

            

在同類型技術領域，當前的激光燒結方案與惠普MJF技術相比還是有些差距，后者通常具有更高的吞吐量。2019年對于惠普來說又是重要的一年，其推出了以生產(chǎn)為重點的新5200系列MJF 3D打印機。

            

            

            

面向生產(chǎn)應用的HP Jet Fusion 5200系列

            

500/300系列3D打印機以功能原型為目標，4200系列則以小批量生產(chǎn)為目標，5200系列則為其實現(xiàn)制造業(yè)的雄心再往前邁進了一步—以堪比注塑成型的精度和可重復性進行批量生產(chǎn)。

            

5200系列最顯著的進步是生產(chǎn)率提高了40％，并為高溫材料的3D打印開辟了可能性。目前，已有多家公司購入該系列打印機用于生產(chǎn)，其行業(yè)涉及風力發(fā)電、體育運動等領域。新系統(tǒng)大大擴展了惠普的增材制造業(yè)務能力，使其客戶能夠在生產(chǎn)中真正實現(xiàn)數(shù)字制造。

            

03 創(chuàng)新3D打印材料

            

惠普的3D打印技術已逐步從原型設計和小批量生產(chǎn)轉向批量增材制造。盡管硬件在這一進步中起著重要作用，但如果不進行新材料開發(fā)，要充分利用MJF技術也將會是極其困難的。

            

MJF技術于2016年首次推出時僅能打印PA12，目前，惠普逐漸將其材料組合擴展到包括更多種類的熱塑性塑料，如PA11、玻璃微珠復合PA12以及柔性TPU材料。此外，惠普還為其最新的5200系列專門開發(fā)了聚丙烯（PP）材料。

            

            

            

采用MJF技術打印的聚丙烯零件

            

聚丙烯是一種多功能、耐用且耐化學腐蝕的熱塑性塑料，由惠普與巴斯夫合作開發(fā)。采用MJF技術3D打印的聚丙烯可媲美注塑成型的效果，基于這些特性，該材料特別適合用于汽車、工業(yè)、消費品和醫(yī)療領域。

實現(xiàn)材料高度可重復使用

            

在聚合物粉末床工藝中，每一層粉末都會經(jīng)受高溫照射，這會造成材料化學結構的變化，同時也使得燒結特性難以預測。然而在一次成型過程中，并不是所有粉末都會變成零件，總有一些粉末會被重復多次使用，可化學結構的變化也導致材料注定無法100％完全可用。這對于使用該工藝的用戶來說不僅造成了材料浪費，還會帶來成本負擔，更何況現(xiàn)階段材料仍然非常昂貴。

            

克服此問題的唯一方法是將新舊粉末混合使用。在SLS工藝中，只能回收大約30-50％的粉末（也有廠商重復使用70%），而使用MJF技術最多可重復使用80％的粉末?；萜辗Q這種高水平的粉末可重復使用性是通過材料創(chuàng)新實現(xiàn)的?；萜誔A12材料在長時間高溫暴露過程中可減輕分子結構變化，被稱為中低反應性材料，其重復使用率達到80％而不會降低質(zhì)量。

            

惠普還計劃進一步擴大材料種類，提供更廣泛的熱塑性塑料系列，包括具有阻燃特性的熱塑性塑料、彈性體、聚酰胺、商品塑料和高性能材料等。而惠普Multi Jet Fusion開放平臺將是這一進展的關鍵，該平臺邀請化學公司在材料開發(fā)方面進行合作，以加速材料創(chuàng)新。

            

04 新領域：金屬3D打印            

惠普進入聚合物3D打印領域的時間雖然不長，但已經(jīng)攪動了整個市場。而通過推出用于批量化制造的Metal jet金屬3D打印技術，則進一步改變了業(yè)內(nèi)的競爭格局，更推動了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

            

Metal Jet 3D打印技術于2018年推出，通過有選擇的在粉末床上噴射粘結劑并最終實現(xiàn)零件成型?；萜找朐摷夹g的獨特優(yōu)勢在于其創(chuàng)新的打印頭和粘結劑技術。

            

            

            

惠普Metal Jet 金屬3D打印系統(tǒng)

            

雖然粘結劑噴射技術本身就很快，但惠普仍然對打印頭進行了改進使其更快。Metal Jet系統(tǒng)配備6個打印頭，每個打印頭有5280個噴嘴?；萜辗Q，如此多的噴嘴可以為打印機帶來更高的生產(chǎn)率和可靠性。

            

此外，惠普利用其在墨水技術方面的專業(yè)知識，開發(fā)了一種創(chuàng)新的粘結劑，可以使燒結過程更快、成本更低。在金屬注射成型過程中，通常需要燒掉10％以上重量的粘結劑，而新技術的比例不到1％，一個數(shù)量級的降低使燒結過程更簡單、速度更快、成本更低。

            

            

            

Metal Jet技術原理

            

通過將這些先進技術相結合，惠普希望將金屬3D打印實現(xiàn)與傳統(tǒng)技術相當?shù)慕?jīng)濟性和生產(chǎn)效率。同時，粘結劑噴射成型技術可能不僅有助于實現(xiàn)金屬3D打印的批量化生產(chǎn)，還可能實現(xiàn)環(huán)境保護、經(jīng)濟性等可持續(xù)發(fā)展的價值主張。

            

            

            

大眾汽車使用Metal Jet技術3D打印定制的變速桿

            

目前，惠普金屬3D打印機已經(jīng)推出了零件生產(chǎn)服務，不過設備的商業(yè)化需要等到2021年?？梢灶A見的是，汽車行業(yè)可能會特別受益于該技術。大眾汽車已經(jīng)與惠普在金屬3D打印技術方面進行了兩年的合作，希望將Metal Jet技術打印的結構部件（例如變速桿和后視鏡支架）集成到其下一代汽車中。

            

05 總結語

惠普雖不是3D打印行業(yè)中的傳統(tǒng)玩家，但事實證明它給本領域帶來了極大改變，一是產(chǎn)品競爭格局，二是推動了技術向生產(chǎn)級方向的改變，外媒更是聲稱惠普致力于成為3D打印市場的領導者。

            

惠普對其技術充滿信心，目前它已將3D打印作為其供應鏈的一部分，并為其3D打印機生產(chǎn)大量零件。該公司自首次試水3D打印行業(yè)以來，一直押注于3D打印作為一種數(shù)字制造技術，未來，惠普將加大其在3D打印領域的發(fā)展勢頭，以保持其在行業(yè)中的領先地位。

本文系轉載，版權歸原作者所有；旨在傳遞信息，不代表3D打印資源庫的觀點和立場。如需轉載請聯(lián)系原作者，如有任何疑問，請聯(lián)系kefu@3dzyk.cn。