无隙PEEK 3D打印技术已达到 99% 的零件密度

在Formnext 2021 上,荷兰 3D 打印初创公司Bond3D向全世界展示了其无空隙 3D 打印技术。

该公司成立于 2014 年,自称是业内第一家能够使用高性能聚合物(如 PEEK)3D 打印功能性最终用途部件而不会失去材料固有特性的公司。

与传统的 FFF 不同,Bond3D 的专利技术是一种压力控制的挤出工艺,据报道,打印出来的细丝的最终部件密度超过 99%。由此产生的各向同性部件保留了其基础材料的整体特性,很像通过注塑成型生产的部件。

无隙PEEK 3D打印技术已达到 99% 的零件密度
使用 Bond 3D 技术制成的 3D 打印威格斯 PEEK 样品。照片来自 Bond3D。

3D打印PEEK的问题

PEEK 是 PAEK(聚芳醚酮)高性能聚合物系列中最著名的热塑性塑料之一。将高强度和生物相容性与耐化学性和出色的热稳定性相结合,这种万能材料几乎可应用于所有关键行业。

不幸的是,众所周知,PEEK 在保持其机械性能的同时难以 3D 打印。由于传统打印喷嘴的圆形形状,相邻的挤出 PEEK 层之间的接触面积往往有限。这会导致零件内形成空隙,这意味着 3D 打印的 PEEK 组件的密度始终低于它们的散装材料对应物。

根据 Bond3D 的说法,传统的 PEEK 3D 打印机通常只能达到 85% 左右的零件密度,导致 z 方向的强度降低。

无隙PEEK 3D打印技术已达到 99% 的零件密度
使用传统 FFF(左)与 Bond 3D 技术(右)3D 打印部件的微观结构。图片来自 Bond 3D。

使用 Bond3D 进行无空隙 3D 打印

Bond3D 的技术声称可以解决这个问题,但它是如何工作的呢?本质上,压力控制的印刷过程旨在挤压材料,直到填充之前印刷线之间的所有空隙。该系统可确保材料持续流动,直到喷嘴正下方熔池中的压力超过某个阈值——这是由施加在喷嘴本身上的向上力产生的。一旦越过阈值,前面的层就已经完全粘合在一起,不需要再挤出更多的材料。

这种压力反馈系统最初是通过检查驱动挤出机所需的电机电流来确定的,但 Bond3D 团队发现这是不精确的。该公司最终转而采用基于灵敏力传感器的实施方案,其中打印头通过基于弯曲、无摩擦和无滞后的组件安装在机架上。

该公司表示,它能够制造“几乎没有”微观结构空隙的部件,部件密度超过 99%。对打印试样的内部测试表明,对于仅 1.4 毫米的壁厚,屈服强度为 99 兆帕,气体耐压范围为 115 巴。除了增强印刷 PEEK 部件的机械强度之外,这对其流体输送特性也有重大影响,这对于任何类型的管道或歧管组件都至关重要。

早在 2019 年,Bond3D 就从总部位于英国的聚合物开发商Victrex那里获得了数百万欧元的投资,在今年开发了八套生产就绪系统后,现在准备将其技术推向市场。潜在用例列表涵盖了从航空航天和汽车到医疗植入物和电子产品的所有关键应用。

无隙PEEK 3D打印技术已达到 99% 的零件密度
截至今年,Bond3D 已开发出第一套可用于生产的 3D 打印机。照片来自 Bond3D。

Formnext 2021 为初创公司提供了一个展示他们多年来一直致力于的创新的绝佳机会。总部位于柏林的 3D 打印技术开发商Quantica宣布在贸易展上推出其首款 3D 打印机。在T1 Pro是一款工业级材料喷射系统,基于公司的Extreme粘度喷射工艺。该系统专为使用超高粘度树脂组合的高性能多材料打印而设计——这是基于喷墨的 3D 打印尚未解决的利基。

阿博格的 InnovatiQ 子公司是硅胶 3D 打印专家,也在展会现场发布了其最新的硅胶 3D 打印机——新的 LIQ 7。据报道,基于该公司的液体添加剂制造 (LAM) 技术,LIQ 7 将首次实现全彩色 3D 打印硅胶部件。

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