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标题: 靖哥3D打印 | 第53期 XJet——网红简历分析 [打印本页]

作者: 苗苗 时间: 2016-11-10 14:36
标题: 靖哥3D打印 | 第53期 XJet——网红简历分析
最近3D打印行业里面有这么一个网红，圈里的人都在谈论着。隐约听到纳米颗粒、低温烧结、3D打印等非常时尚术语。嘿，这好家伙，得给他好好地扒一扒……哦，八一八。抱着3D打印分析，我们是专业的心态，竟然把他的简历给挖出来了。先和大家来分享一下XJet的简历。

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图1 XJet档案

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图2 XJet打印工艺（图片来自：XJet）

XJet背景
管家（CEO）——Hanan Gothait曾是以色列3D打印公司Objet的创始人和CEO（Objet后与美国Stratasys联姻。Objet因具有多项专利的Polyjet技术被Stratasys相中）
材料——正在开发的材料有三种，亚微米/纳米的316L不锈钢、银、碳化物（不清楚具体种类）粉末
技术——低温烧结喷印的亚微米/纳米尺度的金属颗粒
看家本领——阵列式喷印技术
宣传卖点——高精度、低成本，层厚小于2μm
发展计划——每年推出1~2种新的材料
研发投入——60多人的团队，有50多人在做研发（2015.11）
热点分析——将纳米材料、3D打印这些热点话题集中在一起，并且以已经获取1亿美金的融资为标题，的确非常的吸引眼球；也在媒体那里赚取了不少的免费版面。

所谓“外行看热闹，行家看门道”。跟着大家看过了热闹，再跟靖哥来看看门道。

工艺步骤
1. 打印机喷头打印纳米颗粒
2. 加热使纳米颗粒中的溶剂挥发
3. 低温烧结纳米颗粒
4. 重复1~3直到所有的层片完成成形
5. 后热处理

采用打印机喷头喷射纳米金属粉末这项工艺存在已久。比如芬兰VTT研发中心在2009年发表的文章中就采用打印机喷印纳米银颗粒而后低温（约300°C）烧结来获得导电印刷线路、传感器或者天线【1】，如图4所示。在这项研究工作中，技术路线中的1~3步骤并没有太大的差别，只是VTT采用了激光低温烧结。
而4只是1~3步骤的一个重复，第5步的热处理也并不是新的工艺。

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图 VTT所用的打印机喷头与喷印烧结的电路（图片来源【1】）

而其所用的纳米“墨水”技术和低温烧结工艺也存在已久。

打印的纳米“墨水”
在德国Fraunhofer IKTS研究所发表的文章中，使用的导电墨水的有效成分为银，所用的“溶剂”为水，在发表的一篇文章【2】可以看到其成分如图5。而对于不锈钢和碳化物这两种也不活泼的材料，找到合适的稳定剂难度相比还是比较低的。

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图用于导电墨水银“溶液”的成分（图片来源【2】）

下面进入3D打印技术送温暖区域
低温烧结
技术上面他们采用的是纳米金属颗粒的烧结作用。
烧结，这个术语简单的说一下。如图6所示，在加热的环境中，粉末材料不经过熔化，在固体状态、通过材料的扩散形成连接、缩小孔隙，获得一定强度的一个过程。

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图粉末烧结过程（a.烧结前b.开始烧结.c.d持续烧结）

而粉末烧结的温度是跟粉末的大小相关的，粉末越小，熔点越低，烧结温度越低。比如像下面图7所示，金块的熔点大约1064 °C，当纳米金颗粒小到5纳米的时候，熔点就低于200°C，而烧结温度比熔点更低。

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图纳米金颗粒的熔点与颗粒大小的关系(图片来源：【3】)

技术壁垒的尴尬
XJet做打印技术倒是有些时间，也有些技术积累。
当然打印机喷头的喷射技术在3D打印行业中是非常重要，然而HP，EPSON等公司做打印那可是专业的。真正的技术难点在于原材料，也就是保证纳米溶液/悬浊液保持稳定状态，而恰好纳米材料技术并不是XJet的天生强项。
这么看来，似乎XJet并没有独立掌握的核心的技术啊。这个说出来就很尴尬了。

应用的挑战

材料
目前公布的三种材料里面，银、不锈钢和碳化物的一个共同特点就是化学稳定。
有多稳定呢，在远古时代人类就已经发现了银，那得多稳定才能够被那么没有文化的远古人类发现啊；在我国的战国时期（约公元前403-221年），钢铁就已经应用于战场上。至于碳化物，倒也是被人类合成的稳定的材料之一。所以这些稳定的材料就想当然的被科学家先用上了，当然也是Xjet的首选。
但你Xjet不能一直用这些惰性很强的材料啊，不是说好了市场需求才是指挥棒么。对于钛合金、铝合金这些化学性质非常火爆的材料，不用火花都能high到爆的纳米粉末，生产、储存都将是一个非常具有挑战性的课题。技术可得扎实了，别跟三星学坏了。
当然，去年11月份XJet说自己62个人的一个公司，有50位研发人员，而特别强调其中很多还是材料方面的专家，也直接反应材料研发问题的确棘手。

成本
就算是科研大军把这块问题解决了，我们再来聊聊成本问题。
先来看看几个数字，靖哥小时候偷偷把家里的锅拿出去卖铁的时候1公斤好像就1块钱，就算通货膨胀吧，现在把不锈钢按照1公斤1美金来算吧，就是图8中最靓丽的这条橘黄线。这条蓝色的曲线夸张的反映了1公斤铁粉的价格是如何随着颗粒变小而飙升的（www.usnano.com）。当颗粒度从45μm减小到100纳米的时候，价格硬生生的从180美刀涨到了1000美刀。（当然，中国市场上的价格会低于这个数据

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图铁粉末价格与粉末颗粒度关系

因而，即便是XJet宣称可以降低设备的价格，但是当面对这么高昂的材料费用时，瞬间就会意识到，设备成本神马的那都不是事儿。

这就叫做没有分析就没有伤害！
XJet受到技术、市场分析500点打击。

当然有人说，这个Stratasys的Polyjet技术不就是阵列式打印技术吗？看上去活的还不错嘛。
那您瞅准了，Polyjet的原材料还是原来用的一样一样的液体啊，除了喷头，成本完全不会上去的。
当然，如果您就认准了XJet的产品，觉得这就是金属3D打印的未来；那不妨再入手一些纳米颗粒的股票呗。这哥俩必须得手牵手，一起走！

靖哥评论

XJet在太阳能电池火的时候进入了太阳能电池行业，然后就没有然后了；
XJet又在3D打印金属市场很火的时候，转向了3D打印金属的市场，下面我们就拭目以待（11月15日~18日XJet在德国法兰克福参展）。

不得不承认，以色列人的嘴很厉害，就像忽悠全世界的女人将一块亮晶晶的小石头当宝贝一样，他们再一次拼凑起了一个神话。
不过XJet的嘴很好，可惜眼睛不行。

3D打印的精度、速度、尺寸和成本的平衡是业内最具有挑战性的方向之一，任何一个出现短板，产品都只能徘徊在主流市场之外。
XJet的出现，更会像3D Micro Print一样，将金属成形的精度推到一个新的高度，但主流市场粉床成形依然将保持其优势。
即便有Objet的前掌门人亲自坐镇，XJet在工业、民用领域的经济效果依然会非常的有限；毕竟，让你的客户愉快的打开钱包的方法绝不是将他们洗劫一空。

参考文献
【1】Laakso, Petri,et al. "Sintering of printed nanoparticle structures using laser treatment." Proceedings of ICALEO. 2009.
【2】Jurk, Robert, et al. "Synthesis of NanoMetal Particles for Low Sintering Conductive Inks." (2014).
【3】Yang, Cheng, Ching Ping Wong, and Matthew MF Yuen. "Printed electrically conductive composites: conductive filler designs and surface engineering." Journal of Materials Chemistry C 1.26 (2013): 4052-4069
来源：靖哥3D打印

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