蘋果公司將再次掀起行業革命，這次的目標是製造業，據彭博社最近報道，該公司正在測試使用 Binder jet 粘結劑噴射3D印表機來生產其未來智能手錶的鋼製底盤。 目前該技術的使用還處於研發測試階段，但它的成功實施可能會顯著改變蘋果甚至整個科技行業的製造方式。
這一消息給3D Systems Corp.和Stratasys Ltd.等3D列印公司帶來了提振。3D Systems的股價飆升了10%，而Stratasys則上漲了6.9%， 該股隨後回吐了部分漲幅。
本期3D科學谷將為谷友提供蘋果採用粘結劑噴射金屬3D列印技術的行業推動價值方面的深度剖析。
蘋果手錶
Apple
根據3D科學谷，粘結劑噴射金屬3D列印技術將成為驅動3D列印行業發展的主流技術之一，根據3D科學谷全球市場研究合作夥伴AMPOWER，Binder Jetting 粘結劑噴射金屬3D列印技術在技術成熟度方面取得了重大飛躍，例如通過更多可用材料，進入發展快車道。根據3D科學谷全球市場研究合作夥伴CONTEXT，隨著金屬3D列印技術類別中的粘結劑噴射金屬3D列印技術走向成熟，該技術在汽車等交通工具應用領域的零件製造方面將漸入佳境。
粘結劑噴射金屬3D列印技術，該技術於 1993 年在麻省理工學院發明，使用噴墨列印頭將粘結劑施加到金屬粉末床上，形成類似於金屬注射成型 (MIM) 生產的部件的生坯。然後，這些部件會經過一系列後處理（因具體技術而異），包括燒結，以獲得緻密的金屬零件。
粘接劑噴射3D列印技術
3D科學谷白皮書
/ 開啟製造的範式轉變
儘管蘋果公司以其保密性而聞名，但這家科技巨頭內部使用增材製造 (AM) 卻是一個公開的秘密。據說大部分用途都是用於傳統應用：原型設計、工具加工和研發。彭博社的報道增加了蘋果已轉向增材製造進行實際最終零件生產的可能性。
而粘結劑噴射金屬3D列印技術，從生產效率、經濟性的角度看充分的滿足了面向量產的應用。而可列印材料的豐富多樣（從金屬到陶瓷，金屬與金屬的復合材料，陶瓷與金屬的復合材料…)，使得粘結劑噴射這項技術的適用場景獲得了進一步的延伸。
迄今為止，蘋果公司的不鏽鋼手錶採用了更傳統的製造方法，約占該產品線總銷量的 10%。鍛造工藝用於將材料塊形成的較小金屬塊， 然後使用 CNC（計算機數控）切除多餘金屬並創建精確的設計和紐扣孔。3D列印技術的引入有可能簡化蘋果的供應鏈，從而並引發更廣泛的轉變。知情人士稱，如果 Apple Watch 的增材製造開發工作按計劃進行，這家科技巨頭將尋求在未來幾年內將3D列印這一流程擴展到更多產品。
3D科學谷了解到蘋果及其供應商已經悄悄開發這項粘結劑噴射金屬3D列印技術應用至少三年了。在過去的幾個月里，他們一直在為 Apple Watch Series 9 準備的鋼製表殼進行測試，該表殼將於2023年 9 月 12 日發布。
關於粘結劑噴射3D列印技術用於不鏽鋼的製造，根據3D科學谷《深度透視金屬粘結劑噴射金屬3D列印材料與應用發展》一文，在南洋理工的實驗研究中，BJ-粘結劑噴射製造的合金塑性變形的早期階段普遍存在的平面滑移，以及其他微結構因素的結合，導致在准靜態和循環載荷下阻止了在孔角處成核的小裂紋；結果，延展性和疲勞強度都不會受到BJ粘結劑噴射3D列印合金中孔隙率的不利影響。
粘接劑噴射3D列印技術
3D科學谷白皮書
雖然目前無法保證第一批向消費者發貨的新型鋼製蘋果手錶將採用改進後的3D列印製造技術，但試運行表明蘋果公司對3D列印這種方法很認真。蘋果還計劃將該工藝應用於其鈦金屬 Ultra 手錶，但這種轉變要到 2024 年才會計劃。
增材製造對環境有益，其他知情人士表示，蘋果公司正計劃在部分新款 iPhone 手機殼和其他配件中使用新材料取代皮革，這是實現可持續發展的又一舉措。
3D科學谷了解到目前3D列印工作由蘋果的製造設計團隊領導，對於蘋果及其供應商來說，轉向3D 列印表殼是一項昂貴的努力，但隨著時間的推移，它應該會簡化生產並可能降低成本。目前，採用新工藝的每個表殼的成本與之前方法的成本一致。
3D列印表殼的工作仍處於起步階段，暫時僅用於小批量產品。大多數 Apple Watch 外殼都是鋁製的，而不是不鏽鋼的。蘋果尚未在使用該材料在大規模生產3D列印外殼方面取得進展，但蘋果公司正在討論引入鋼和鈦等可3D列印的材料。
3D科學谷認為蘋果手錶採用增材製造技術的行業價值在於開啟製造技術的範式轉變，通過蘋果手錶來涉足新材料與新技術，該舉措將是使用粘結劑噴射大規模生產大批量金屬零件的首批案例之一。根據財富雜誌，將 Apple Watch 作為3D列印技術的測試是開啟蘋果引入新技術的方式。例如，蘋果在第一代 Apple Watch 上出現鋼框架兩年後，就在 iPhone 上添加了鋼框架。在 Apple Watch Ultra 上首次使用鈦金屬一年後，今年的高端 iPhone 將將採用。
/ 瓜熟蒂落
在剛剛過去的formnext深圳展會的粘結劑噴射成形技術論壇上，惠普介紹了其新一代粘結劑噴射技術在全球的應用回顧及展望，鑒於伯克希爾哈撒韋公司在蘋果公司擁有大量投資股份，並且是惠普的最大股東，這家科技領導者是否有可能已經在跟蘋果合作？我們還不得而知，但存在想像空間。此外，「在中國、為中國」，根據《讓我們製造可能性！l 惠普個性化與3D列印全球總裁Didier Deltort中國洞見》一文，惠普在中國以開放的增長思維推動與不同客戶的合作模式，推動數字化製造和本地應用開發。
formnext深圳展會的粘結劑噴射成形技術論壇上，國內企業武漢易制，共享智能，北京三帝科技也紛紛分享了各自的技術進展。
粘接劑噴射成形技術論壇
formnext深圳
其中，武漢易制的核心研發團隊源於華中科技大學，深耕3D列印行業二十多年。武漢易制聚焦在金屬粘結劑噴射的技術賽道，在解決如何避免噴頭堵塞，如何控制燒結變形，如何實現自動化，如何與國內上下游廠商合作打通整條供應鏈解決方案方面打造自主創新的解決方案。武漢易制新推出了容堵列印技術，通過其獨有的RIP算法調整每個噴頭每PASS的列印數據，在列印中實現當前層和上下層噴孔的隨機換位，使得噴孔堵塞點在每層列印的位置不定，武漢易制的容堵控制列印技術有效提升了對列印結果的控制水平，展示了中國創造的精彩用心。介於蘋果基本會在中國尋找幾家本土化解決方案，那麼最終粘結劑噴射成形技術將有可能納入哪家中國企業？這方面也存在著想像空間。
無論該公司最終使用哪一家的粘結劑噴射技術來進行製造，蘋果通過3D 列印進行最終零件生產都將代表增材製造的範式轉變。蘋果不僅僅是世界上最賺錢的企業，也是設計、營銷和製造方面成功的典範。因此，對3D列印的全面支持將把這種創新光環轉移到源頭的增材製造領域，為增材製造這一技術種類提供推動其發展所需的全社會關注度與研發投入。
3D科學谷曾在《燒結變形、幾何形狀受限…間接金屬3D列印的短板正在消失》一文中分享到Binder Jetting粘結劑噴射金屬3D列印技術與幾乎所有其他金屬3D列印工藝相比都是獨一無二的，因為在3D列印過程中不會產生大量的熱量。這使得高速列印成為可能，並避免了金屬3D列印過程中的殘餘應力問題。Binder Jetting粘結劑噴射金屬3D列印技術將熱加工過程轉移到燒結步驟，這使得更容易管理熱應力，因為燒結溫度低於其他類型的金屬3D列印工藝中所需的完全熔化溫度，並且熱量可以更均勻地施加。然而，這並不能完全消除溫度梯度和產生殘餘應力的挑戰。
不過，3D科學谷認為針對3C行業對製造的質量一致性以及低成本製造的嚴苛要求，雖然粘結劑噴射金屬3D列印技術一向以對標CNC和鑄造技術的經濟性作為熱門話題，然而拿CNC技術來說，想像一下發展至今CNC技術實現的高度自動化能力（而粘結劑噴射金屬3D列印在自動化方面還存在著不少的挑戰，包括列印出來的生坯零件還比較脆弱，如何實現自動化抓取的過程都需要相關的研發投入，以及行業上下遊資源的支持。），而在產品的製造良率方面，CNC技術更是處於遙遙領先的狀態，這方面粘結劑噴射金屬3D列印還存在著收縮變形等各方面的質量控制挑戰，正如惠普個性化與3D列印全球總裁Didier Deltort在其「中國洞見」所言，這其中，你需要將不可能作為驅動力，解決制約3D列印產業化方面有關產品質量的兩個關鍵挑戰：Predictability（質量的可預測性）與Repeatability（質量的可重複性）。離開這兩個關鍵點的解決方案，追求賣多少台設備是沒有任何意義的。
3D科學谷認為正如「瓜熟蒂落」的道理，每一種技術踏上爆發之路都並非是媒體或者行業從業者的科普工作能夠推動起來的，而是存在著一個」Aha moment」，正如AlphaGo向世人展示了人工智慧的思索能力，ChatGPT帶動了英偉達的GPU業務快速增長，GE的噴油嘴開啟了L-PBF金屬熔融3D列印的增長之路，對於粘結劑噴射金屬3D列印來說，或許也存在著一個」Aha moment」，而蘋果的正在進行的努力，或許正是開啟3D列印技術進入規模量產快車道的「頓悟時刻」。