模具专用：FDM高粘度金属浆料3D打印技术，Mantle烧结收缩率仅有8-10%

导读：在金属3D打印领域中，像SLM、SLS、EBM等基于粉末成形的工艺多被人们所熟知，但行业内对金属浆料打印的研究就相对小众许多。在之前的文章中，南极熊也曾整理了一些有关金属3D浆料打印的案例（详见相关报道《旧瓶装新酒？金属浆料直写3D打印技术现状》），但也多是以高校内的实验室研究为主，市场上对此类打印工艺的应用案例并不常见。
一种低成本的金属3D打印技术来了，非常适合模具、工具行业！

2021年7月，南极熊获悉，国外一家名为Mantle的初创3D打印公司就选择金属浆料打印作为他们的研究方向，和FDM技术非常像，只是材料由线材/颗粒料变为金属浆料。这家公司的联合创始人兼首席科学官SteveConnor博士详细解释了他们公司在其金属3D打印机中使用浆料作为材料的技术原因，而不是像几乎所有其他金属3D打印机制造商使用的长丝、粉末或液体。南极熊认为其中有很多值得借鉴的地方，特意整理了一些相关信息与大家分享。

△使用高粘度金属浆料3D打印技术制造的模具零件技术原理
Mantle的TrueShape技术可从CAD文件打印、成型和烧结精密金属零件，其时间和成本仅为传统制造的一小部分。

△技术流程总体分为三步：打印→切割→烧结。首先， Mantle的FlowableMetalPaste材料使用精确定位系统和基于挤压的打印头打印成零件的形状。同时，会使用刀具高速切割沉积层，改善零件表面光洁度和细节。最后，在高温炉中，零件被加热到略低于其熔点的温度，熔化成致密的固体金属零件

△金属3D打印糊状材料，来源：Mantle
Mantle公司作为3D打印领域的一家新创业公司，最近才从慢慢走进大众视野，这一点要跟他们公司没有进行较多的的相关产品展览有关。据了解， Mantle的市场定位是工业金属工具，他们的整个系统以及推出的金属3D打印工艺也是围绕这个市场设计的。
简而言之， Mantle的工艺特点在于是使用浆料挤出机来精确沉积金属浆料，从而达到成坯的效果。随后对沉积生坯进行加热以去除粘结剂，并将金属颗粒烧结在一起，然后进行数控铣削动作以平滑表面。这样一层一层地重复，直到物体被建造出来。
金属3D打印材料：高粘度浆料
Mantle与大多数3D打印机制造商不同，他们没有遵循从技术入手后再去寻找市场的模式。相反，他们首先选择了市场，然后才针对性地解决技术问题。

△浆料金属3D打印技术，比MIM、SLM、粘合剂喷射等其它3D打印技术材料的优势
TrueShape?工艺的基础是一系列专有的可流动金属浆料(FMP)材料。在液体中加入金属颗粒，以确保打印过程中的安全性和一致性。浆料中不同的颗粒类型和尺寸可最大限度地减少烧结过程中的尺寸变化，优化材料工艺获得零件的最佳性能。
Mantle目前已有的材料包括：
P2X材料，与流行的P20工具钢类似，但具有更高的耐腐蚀性和耐磨性。
H13材料，就像标准的H13工具钢一样，可以硬化到大于50洛氏硬度。