隨著3D打印技術的迭代升級和原材料成本的下降，3D打印不斷提效降本，下游應用領域持續(xù)拓展。尤其是隨著國內外消費電子頭部廠商紛紛布局3D打印技術在智能手機、手表等3C產品中的應用，如折疊屏手機軸蓋、電子手表表殼、手機中框、邊框等零部件采用3D打印技術制造，3D打印技術在3C消費電子零部件批量化生產中的應用（3D3C）正在加速滲透。據Statista和Wohlers數(shù)據統(tǒng)計，2022年全球消費電子市場規(guī)模約為1.01萬億美元（約7.27萬億人民幣），其中該領域3D打印的市場規(guī)模為21.27億美元（約153.06億人民幣），滲透率僅約0.21%，具有極大的上升空間。中信證券《電器智造行業(yè)3D打印研究：鈦合金與3D打印，來自消費電子》的報告顯示，僅鈦合金3D打印在消費電子領域的市場空間便有望超百億元，3D打印在消費電子領域具有千億級的巨大發(fā)展空間。

在3月6日舉辦的第十二屆上海注射成形論壇中，北京三帝科技股份有限公司董事長宗貴升博士在題為《三帝3D打印金屬和陶瓷在3C行業(yè)中的應用》的報告中綜述了3D打印在3C電子領域的技術研究及應用進展，分析了3D打印在3C應用中面臨的問題及瓶頸，并探討了3C應用的技術發(fā)展方向。
3C產品的制造對表面質量、零件平整度、尺寸精度的要求很高，產品需求量大，需要滿足自動化生產且成本要低?；谝陨咸攸c，現(xiàn)階段可通過SLM選區(qū)激光熔融及BJ粘結劑噴射兩種主要技術工藝用于3C電子零部件的制造。其中，SLM工藝具有高精度、高復雜度、高致密性等特點，BJ工藝具有出色的表面質量和尺寸精度，效率高、產量大。

在智能手機、手表中采用3D打印技術，可實現(xiàn)產品的高強度和輕量化，同時可優(yōu)化生產時間、降低生產成本。例如某廠商采用鈦合金3D打印的折疊屏手機鉸鏈軸蓋，厚度僅9.9mm，強度提升了50%，同時減重62%，鉸鏈部件數(shù)量從92個減少到僅4個；鈦合金3D 打印的手機中框，減重9%。

為什么采用鈦合金材料？宗貴升博士從鈦合金的幾個主要特性進行了分析：鈦合金的比強度高，是鋁合金的1.3倍，鎂合金的1.6倍，不銹鋼的3.5倍；鈦合金熱強度高，可在450-500 °C 的溫度下長期工作；鈦合金的抗蝕性好，耐酸、耐堿、耐大氣腐蝕，對點蝕、應力腐蝕的抵抗力特別強；鈦合金低溫性能好，間隙元素極低的鈦合金TA7在-253 °C下還能保持一定的塑性；鈦合金化學活性大，高溫時可與氫、氧等氣體雜質發(fā)生化學反應，生成硬化層。

為什么采用3D打印技術？宗貴升博士表示，其一，鈦合金的傳統(tǒng)機加工存在一定瓶頸。因高溫下鈦屑易燃燒、導熱性差、化學親合力大、彈性模量小、冷硬現(xiàn)象嚴重等問題，造成刀具磨損、工件裝夾變形、零件疲勞強度降低等問題。其二，鈦/鋁復合板制造存在一定問題。傳統(tǒng)的固?固復合制備法容易受時間、溫度及擴散系數(shù)等因素的影響，從而造成界面金屬結合質量、材料利用率低等問題。其三，3D打印可實現(xiàn)高集成度并減少裝配。以折疊屏手機的水滴型鉸鏈為例，其零部件數(shù)量多達130+個，各零件均需精準對位，設計難度極高。模組組裝技術工藝復雜且涉及較多專利壁壘，因此在多道工序后成品良率較低。其四，3D打印助力鈦合金制造成本降低，釋放了3D打印更大的市場空間，推動其規(guī)?；瘧谩?/p>

作為一家專注于綠色快速制造的3D打印整體解決方案提供商，三帝科技在多年激光3D打印1.0設備及應用的基礎上，自主掌握了3DP、BJ粘結劑噴射3D打印2.0設備、材料及工藝，可滿足不同尺寸（從毫米級到米級）產品的制造需求，為用戶提供全尺寸、多材料、全鏈路的快速制造服務。目前，三帝科技正在通過技術工藝的自主研發(fā)及與3C知名廠商供應鏈企業(yè)的產業(yè)化合作，探索3D打印在3C電子領域的應用。

例如采用三帝SLM打印鈦-鋁合金層狀復合材料手機邊框，相較傳統(tǒng)軋制工藝，可提升界面強度40%。采用三帝SLM打印的定制化耳內式助聽器，鈦合金外殼可達0.15mm的極致壁厚，輕便、隱形，15倍強韌防摔，安全、無致敏。該產品已取得國家二類醫(yī)療器械注冊證，實現(xiàn)批量生產。

三帝科技已完成研發(fā)型R系列、生產型P系列等BJ粘結劑噴射金屬/陶瓷成型設備的研制，并有數(shù)十臺設備裝機使用；完成鐵基材料、有色金屬、高溫合金、難熔金屬、陶瓷材料、無機鹽、高分子材料、食品材料等體系化材料工藝的開發(fā)；通過推進CAE仿真預測解決方案，應對多品種、小批量敏捷制造需求。此外，三帝科技聯(lián)合深圳職業(yè)技術大學共建了增材制造技術聯(lián)合實驗室，同時聯(lián)合深圳清華大學研究院、上海交通大學等科研院所的相關團隊共同開展粘結劑噴射成型等材料、工藝與應用的基礎技術研究，推動在工業(yè)模具、刀具、3C電子等產品，及復雜、異形大尺寸陶瓷產品等領域的產業(yè)化應用。

對于3D打印在3C領域的應用，宗貴升博士表示，該應用的市場潛力很大，目前的SLM和BJ技術都有相關應用前景，但還需要解決產品尺寸精度、表面光潔度和自動化大規(guī)模生產等一系列問題。關于3C應用的技術發(fā)展方向，他提出，可通過開發(fā)3C專用SLM設備來實現(xiàn)自動化生產；未來，極具大規(guī)模制造潛力的區(qū)域激光打印(Area Laser 3D Printing, AL3DP)技術或將成為實現(xiàn)3C及大件產品等應用的新質生產力，值得關注和期待。

3月6日-8日在上海世博展館正在進行2024第十六屆中國國際粉末冶金、硬質合金與先進陶瓷展覽會，歡迎蒞臨三帝科技展位（H1館A913）參觀交流！