■惠普資訊科技 / 黃美琦 資深業務協理
前言
自2016 年，HP Multi Jet Fusion 上巿以來，大大滿足了巿場上對3D 列印之速度、品質、強度和直接生產成品等需求，同時加速了3D 製造於塑料和金屬零件的廣泛行業應用。按惠普過去推展2D 傳統印刷轉型數位印刷多年有成的經驗，3D 列印將是引領傳統製造業開拓新商機的必然趨勢。透過3D 列印，將使許多獨特的設計與創意，都能100% 地被呈現並生產製造。
HP Metal Jet 3D 金屬列印零件(17-4 PH and 316L) 主要應用範圍包括：汽車功能性或加裝組件、醫療、機械工業、消費性電子產品等。這些應用需求的共同特點在於複雜的內部或外部幾何結構，同時必須在短時間內完成設計、驗證、生產1000 件以上，或是接受少量且高價值的同類產品定製要求。而HP Metal Jet3D 金屬成型的速度比當今巿場上其他生產技術快達五十倍，在沒有支撐結構的情況下，特別適合結構複雜、氣密/ 水密或一體成型之零件生產。
藉由進一步優化結構（晶格、拓撲優化結構）更可節省組裝的時間與成本，為設計、功能的創新提供許多新的可能性。
HP Metal Jet 3D 金屬成型主要特點
透過熱噴墨原理，以每秒鐘6 億3 千萬個奈米墨滴速度，逐層精準地將黏合劑噴撒於粉床成型位置。
HP Binding Agent（黏合劑）
由一種聚合物配製而成，該黏合劑可透過HP 熱氣泡式噴頭在欲成型的區域中將金屬顆粒結合在一起。毛細管作用將HP 黏合劑拉入金屬顆粒之間的最小空隙中，從而產生均勻的黏合劑分佈。粉床固化作用會蒸發液體成分並固化聚合物，以產生高強度生坯部分。圖１右上角圖片中的紅色箭頭顯示了黏合劑如何像熱熔黏合劑一樣流動，將金屬顆粒固定在一起，準備進行燒結。而該聚合物黏合劑也將在燒結的過程中遭到分解。
HP Thermal Inkjet（噴頭）
可將HP 黏合劑精確地噴墨在粉末床中。HP Metal Jet所使用的噴頭與HP Page Wide 高速商業印刷機和HPLatex 印表機相同。每個噴頭負責108 毫米（4.25 英吋）的列印帶，同時有兩個獨立的5,280 個噴嘴陣列，以每平方英吋1200 個墨滴精度來負責成型位置。除此之外，HP 噴頭的另一項優勢便是操作員可以快速輕鬆地自行進行更換，即時維持產能。
Voxel resolution（體積像素）
在列印概念中相當於2D 像素的3D 像素單位。HP Metal Jet 打印機的分辨率為1200 x1200 dpi 網格，其厚度通常在50 到100 微米之間。HP Metal Jet 的高像素分辨率可幫助強化零件內部和外部邊緣與表面的精細細節和精準度。
Redundant nozzles（噴嘴互補）
在橫向列印區的噴嘴組中，每個噴頭上的兩列噴嘴組兩兩對齊，讓四個噴嘴在同一1/1200 英吋的點行中列印。這意味著四個獨立噴嘴可以在同一道1200dpi區域噴墨HP 黏合劑，這又稱為4 倍補點備援，它能有效地避免列印過程中噴頭阻塞的風險。
圖1：HP Metal Jet 成型過程
HP Metal Jet 3D 應用案例
藉由HP Metal Jet，美國海軍陸戰隊(USMC) 快速重塑其供應鏈。近期HP Metal Jet 為美國海軍陸戰隊生產兩棲突擊車(AAV) 的不銹鋼備件，並同時滿足其三項主要訴求──「快速提供替換零件」、「加強結構」、「簡化複雜的供應鏈」。透過3D 列印生產的優點來滿足傳統供應鏈中的不足之處，即時讓服役將近40 年歷史的裝甲車能夠正常運行，可確保AAV 突擊車隊繼續服役10 到15 年之久。
結語
放眼智慧製造，HP Multi Jet Fusion 和HP Metal Jet將通過3D 列印的新優勢來重塑零件品質、零件功能、生產率和生產經濟性的新水平。這樣的優勢將能為傳統零件的設計和功能提供了許多新的可能性。惠普3D 智慧製造事業群將持續推動製造業的數位化轉型，其中包括先進的3D 零件創建用戶界面和生產管理軟體(API)，以及功能強大的工業級3D 印表機，推展數位製造聯盟，並提高端對端的生產力和經濟效益。■
