随着3D打印技术的迭代升级和原材料成本的下降，3D打印不断提效降本，下游应用(yòng)领域持续拓展。尤其是随着國(guó)内外消费電(diàn)子头部厂商(shāng)纷纷布局3D打印技术在智能(néng)手机、手表等3C产品中的应用(yòng)，如折叠屏手机轴盖、電(diàn)子手表表壳、手机中框、边框等零部件采用(yòng)3D打印技术制造，3D打印技术在3C消费電(diàn)子零部件批量化生产中的应用(yòng)（3D3C）正在加速渗透。据Statista和Wohlers数据统计，2022年全球消费電(diàn)子市场规模约為(wèi)1.01万亿美元（约7.27万亿人民(mín)币），其中该领域3D打印的市场规模為(wèi)21.27亿美元（约153.06亿人民(mín)币），渗透率仅约0.21%，具有(yǒu)极大的上升空间。中信证券《電(diàn)器智造行业3D打印研究：钛合金与3D打印，来自消费電(diàn)子》的报告显示，仅钛合金3D打印在消费電(diàn)子领域的市场空间便有(yǒu)望超百亿元，3D打印在消费電(diàn)子领域具有(yǒu)千亿级的巨大发展空间。


在3月6日举办的第十二届上海注射成形论坛中，北京三帝科(kē)技股份有(yǒu)限公司董事長(cháng)宗贵升博士在题為(wèi)《三帝3D打印金属和陶瓷在3C行业中的应用(yòng)》的报告中综述了3D打印在3C電(diàn)子领域的技术研究及应用(yòng)进展，分(fēn)析了3D打印在3C应用(yòng)中面临的问题及瓶颈，并探讨了3C应用(yòng)的技术发展方向。
3C产品的制造对表面质量、零件平整度、尺寸精度的要求很(hěn)高，产品需求量大，需要满足自动化生产且成本要低。基于以上特点，现阶段可(kě)通过SLM选區(qū)激光熔融及BJ粘结剂喷射两种主要技术工艺用(yòng)于3C電(diàn)子零部件的制造。其中，SLM工艺具有(yǒu)高精度、高复杂度、高致密性等特点，BJ工艺具有(yǒu)出色的表面质量和尺寸精度，效率高、产量大。

在智能(néng)手机、手表中采用(yòng)3D打印技术，可(kě)实现产品的高强度和轻量化，同时可(kě)优化生产时间、降低生产成本。例如某厂商(shāng)采用(yòng)钛合金3D打印的折叠屏手机铰链轴盖，厚度仅9.9mm，强度提升了50%，同时减重62%，铰链部件数量从92个减少到仅4个；钛合金3D 打印的手机中框，减重9%。

為(wèi)什么采用(yòng)钛合金材料？宗贵升博士从钛合金的几个主要特性进行了分(fēn)析：钛合金的比强度高，是铝合金的1.3倍，镁合金的1.6倍，不锈钢的3.5倍；钛合金热强度高，可(kě)在450-500 °C 的温度下長(cháng)期工作；钛合金的抗蚀性好，耐酸、耐碱、耐大气腐蚀，对点蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；钛合金低温性能(néng)好，间隙元素极低的钛合金TA7在-253 °C下还能(néng)保持一定的塑性；钛合金化學(xué)活性大，高温时可(kě)与氢、氧等气體(tǐ)杂质发生化學(xué)反应，生成硬化层。

為(wèi)什么采用(yòng)3D打印技术？宗贵升博士表示，其一，钛合金的传统机加工存在一定瓶颈。因高温下钛屑易燃烧、导热性差、化學(xué)亲合力大、弹性模量小(xiǎo)、冷硬现象严重等问题，造成刀(dāo)具磨损、工件装夹变形、零件疲劳强度降低等问题。其二，钛/铝复合板制造存在一定问题。传统的固?固复合制备法容易受时间、温度及扩散系数等因素的影响，从而造成界面金属结合质量、材料利用(yòng)率低等问题。其三，3D打印可(kě)实现高集成度并减少装配。以折叠屏手机的水滴型铰链為(wèi)例，其零部件数量多(duō)达130+个，各零件均需精准对位，设计难度极高。模组组装技术工艺复杂且涉及较多(duō)专利壁垒，因此在多(duō)道工序后成品良率较低。其四，3D打印助力钛合金制造成本降低，释放了3D打印更大的市场空间，推动其规模化应用(yòng)。

作為(wèi)一家专注于绿色快速制造的3D打印整體(tǐ)解决方案提供商(shāng)，三帝科(kē)技在多(duō)年激光3D打印1.0设备及应用(yòng)的基础上，自主掌握了3DP、BJ粘结剂喷射3D打印2.0设备、材料及工艺，可(kě)满足不同尺寸（从毫米级到米级）产品的制造需求，為(wèi)用(yòng)户提供全尺寸、多(duō)材料、全链路的快速制造服務(wù)。目前，三帝科(kē)技正在通过技术工艺的自主研发及与3C知名厂商(shāng)供应链企业的产业化合作，探索3D打印在3C電(diàn)子领域的应用(yòng)。

例如采用(yòng)三帝SLM打印钛-铝合金层状复合材料手机边框，相较传统轧制工艺，可(kě)提升界面强度40%。采用(yòng)三帝SLM打印的定制化耳内式助听器，钛合金外壳可(kě)达0.15mm的极致壁厚，轻便、隐形，15倍强韧防摔，安全、无致敏。该产品已取得國(guó)家二类医疗器械注册证，实现批量生产。

图：采用(yòng)三帝SLM打印的钛合金定制化耳内式助听器

三帝科(kē)技已完成研发型R系列、生产型P系列等BJ粘结剂喷射金属/陶瓷成型设备的研制，并有(yǒu)数十台设备装机使用(yòng)；完成铁基材料、有(yǒu)色金属、高温合金、难熔金属、陶瓷材料、无机盐、高分(fēn)子材料、食品材料等體(tǐ)系化材料工艺的开发；通过推进CAE仿真预测解决方案，应对多(duō)品种、小(xiǎo)批量敏捷制造需求。此外，三帝科(kē)技联合深圳职业技术大學(xué)共建了增材制造技术联合实验室，同时联合深圳清华大學(xué)研究院、上海交通大學(xué)等科(kē)研院所的相关团队共同开展粘结剂喷射成型等材料、工艺与应用(yòng)的基础技术研究，推动在工业模具、刀(dāo)具、3C電(diàn)子等产品，及复杂、异形大尺寸陶瓷产品等领域的产业化应用(yòng)。

对于3D打印在3C领域的应用(yòng)，宗贵升博士表示，该应用(yòng)的市场潜力很(hěn)大，目前的SLM和BJ技术都有(yǒu)相关应用(yòng)前景，但还需要解决产品尺寸精度、表面光洁度和自动化大规模生产等一系列问题。关于3C应用(yòng)的技术发展方向，他(tā)提出，可(kě)通过开发3C专用(yòng)SLM设备来实现自动化生产；未来，极具大规模制造潜力的區(qū)域激光打印(Area Laser 3D Printing, AL3DP)技术或将成為(wèi)实现3C及大件产品等应用(yòng)的新(xīn)质生产力，值得关注和期待。

3月6日-8日在上海世博展馆正在进行2024第十六届中國(guó)國(guó)际粉末冶金、硬质合金与先进陶瓷展览会，欢迎莅临三帝科(kē)技展位（H1馆A913）参观交流！