3D打印高性能復(fù)合材料和阻燃材料將成為主力軍

魔猴君  行業(yè)資訊   773天前

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近年來(lái)，粉末聚合物的增材制造受到越來(lái)越的制造商的重視，AM Polymers公司就是其中的一家典型代表。該公司已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)成熟的合作伙伴和生產(chǎn)商，業(yè)務(wù)范圍涉及聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚氨酯或甚至聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯等。

在SmarTech Anaylsis今年發(fā)表的一項(xiàng)關(guān)于聚合物在汽車(chē)工業(yè)中使用的研究中，再次有力地強(qiáng)調(diào)了增材制造材料的可能性和優(yōu)勢(shì)。值得注意的是，在未來(lái)要停產(chǎn)的內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)方面，預(yù)計(jì)到2030年，主要的汽車(chē)制造商將把用聚合物生產(chǎn)的零件數(shù)量從150萬(wàn)個(gè)增加到約600萬(wàn)個(gè)3D打印零件。這意味著，汽車(chē)行業(yè)的目標(biāo)領(lǐng)域，如最終使用的零件、生產(chǎn)的配套設(shè)備，如夾具、特定的工具或裝配輔助工具，將更廣泛地使用聚合物制造。這將導(dǎo)致該領(lǐng)域的材料銷(xiāo)售額從2022年的8000萬(wàn)美元增加到2030年的6億美元。然而，聚合物粉末的應(yīng)用清單很長(zhǎng)。例如，你可以發(fā)現(xiàn)它們被應(yīng)用到消防員泡沫噴嘴的頂部，其中幾何形狀調(diào)整的結(jié)構(gòu)可以提高性能——通過(guò)使用聚丙烯/聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯。在消防領(lǐng)域的其它方面，聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯也可以被用來(lái)生產(chǎn)消防車(chē)的電子外殼。

△PA12再生粉末ROLASERIT? PA12-04RGR001具有與PA12原生粉末幾乎相同的機(jī)械性能和刷新率，用于可持續(xù)的零件生產(chǎn)（圖片來(lái)源：AM聚合物公司）

AM Polymers聚合物粉末的優(yōu)勢(shì)

眾所周知，在可持續(xù)發(fā)展方面，增材制造有許多優(yōu)勢(shì)。然而，材料的重要性也不能被低估。特別是在最近幾個(gè)月，AM Polymers公司的團(tuán)隊(duì)在PA12的可回收性方面取得了巨大成功。得益于一種特殊的改進(jìn)，它可以被重復(fù)使用，刷新率為50%，而不必添加新的粉末。當(dāng)使用這種聚酰胺粉末（有黑色和白色）時(shí)，最終的3D打印部件具有出色的質(zhì)量，沒(méi)有任何重復(fù)使用材料的跡象。然而，這種方法的好處并不局限于提高可持續(xù)性，因?yàn)橛脩?hù)也可以因此在成本效率方面獲得巨大的好處。例如，如果將PA12的50%的刷新率與TPU的10%的刷新率直接進(jìn)行比較，那么與PA12相比，20升的尺寸可以確定43%的成本效率，72升的尺寸則高達(dá)96%。    用戶(hù)體驗(yàn)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)與增材制造設(shè)計(jì)（DfAM）有關(guān)。無(wú)論是快速成型、模具、生產(chǎn)輔助工具，甚至是系列零件--如果你專(zhuān)門(mén)處理后續(xù)使用粉末基增材制造工藝的設(shè)計(jì)，那么你會(huì)發(fā)現(xiàn)，除了成本優(yōu)勢(shì)外，3D打印零件的性能也能使人受益。許多用戶(hù)可能無(wú)法直接判斷為粉末基聚合物的優(yōu)勢(shì)在于后處理。脫粉是一個(gè)不可避免的加工步驟，在這個(gè)步驟之后，由于使用了聚合物粉末，零件具有明顯的質(zhì)量。近年來(lái)，AM Polymers公司與AMT和專(zhuān)門(mén)從事后處理的LuxYours公司密切合作，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)蒸汽平滑處理后，3D打印部件不僅在視覺(jué)上看起來(lái)與注射成型部件無(wú)異，而且具有獨(dú)特的特性，如透明度或光澤。

△聚氨酯粉末ROLASERIT? TPU01NIR能夠生產(chǎn)出淺色的、因而可著色的柔性部件（圖片來(lái)源：AMP)

在我們大致了解3D打印粉末聚合物能夠提高企業(yè)效率之后，還值得具體研究一下材料的創(chuàng)新。除了眾所周知的注塑類(lèi)聚合物材料外，阻燃類(lèi)材料的重要性也不容忽視。因此，AM Polymers 專(zhuān)門(mén)研究了對(duì)明火具有極大抵抗力的材料。值得注意的是，這涉及名為ROLASERIT? TPU01FR 的 TPU 粉末，將于今年的Formnext展會(huì)上開(kāi)始銷(xiāo)售。任何熟悉 TPU 粉末處理的人都知道這種材料可能會(huì)產(chǎn)生有害的煙霧，甚至材料會(huì)被激光分解。但 ROLASERIT? TPU01FR 的情況并非如此，這是一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)，特別是對(duì)于關(guān)注機(jī)器構(gòu)建容量的公司而言。事實(shí)上，ROLASERIT? TPU01FR 粉末不會(huì)產(chǎn)生火焰，而標(biāo)準(zhǔn)化材料則不然，這也說(shuō)明使用起來(lái)更安全。此外，這種幾乎沒(méi)有任何老化效應(yīng)的熱塑性聚氨酯與其他 TPU 粉末相比具有更強(qiáng)的流動(dòng)性，而且在加工方面，AM PolymersROLASERIT? 產(chǎn)品也更容易做到這一點(diǎn)。

未來(lái)聚合物材料將帶來(lái)哪些優(yōu)勢(shì)？

除了TPU01FR，AMPolymers將于2023年初推出另外三款阻燃聚合物粉末（PP01FR、PBT01FR和PA11-01FR）。所有這些粉末材料不僅不含鹵素，而且符合UN-ECE R118.03，附件7和8消防安全標(biāo)準(zhǔn)。此外，明年還將根據(jù)消防安全標(biāo)準(zhǔn)UL94進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)試，并進(jìn)行其他測(cè)試，以便它們可以用于各個(gè)領(lǐng)域。所有這些材料均供售后市場(chǎng)批量使用。

△直接對(duì)比：標(biāo)準(zhǔn)塑料（左）和阻燃TPU01FR（右）

早在 2021 年初，AMPolymers 就以其 PBT 和 PA11 作為增強(qiáng)碳纖維變體豐富了市場(chǎng)。這種復(fù)合聚合物可用于傳統(tǒng)注塑成型市場(chǎng)，在該市場(chǎng)中，部件需要更高的溫度和機(jī)械強(qiáng)度。特別是在通過(guò) 3D 打印生產(chǎn)最終用途應(yīng)用時(shí)，AM Polymers 的 PA6、PP 和 PA12 碳纖維粉末提供了高達(dá) 7300 MPa 的極高剛度，隨后極大地限制了這些材料的變形。

來(lái)源：南極熊