国产粘结剂喷射金属3D打印高强度自清洁墨水，墨科瑞助力工业化应用

南极熊导读：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24日，南极熊获悉，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。

△墨科瑞开发的粘结剂喷射金属3D打印（MBJ）高强度自清洁墨水

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。

△粘结剂喷射金属3D打印的生坯

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。

△粘结剂喷射金属3D打印过程视频

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。

△粘结剂喷射金属3D打印的生坯

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。

△粘结剂喷射金属3D打印并且烧结后的金属零件

“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。