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FDM和SLS 3D打印技术用PAEK材料?威格斯是认真的

时间:2016-12-23 09:55:30   来源:3D科学谷   浏览量:

     虽然在目前的某些增材制造应用中使用了PAEK材料,但现有PAEK材料最初是为注塑或挤出生产工艺开发的。随着3D打印市场的不断扩大,越来越多的化工企业开始涉足这一领域,开发专门用于3D打印的化工材料。英国知名聚合物供应商威格斯Victrex就正在寻求开发专为3D打印设计的聚芳醚酮(PAEK)材料。

     威格斯正带领由多家公司和机构组成的联盟,投身于3D打印(增材制造或AM)创新。作为其关键角色的一部分,威格斯将以专用于增材制造工艺的新型化学配方设计为基础,开发高性能聚芳醚酮(PAEK)聚合物新牌号。

 

      新牌号主要用于航空航天行业,这是联盟的主要目标,但也会兼顾其他领域的应用,尤其是医疗行业。威格斯对这些正在开发中的新型聚合物拥有IP(知识产权),同时得到英国促进创新机构创新英国(Innovate UK)的资助,帮助其推动项目向前发展。联盟成员均为其他行业的领导者,如空客集团创新公司、EOS、埃克塞特大学、E3D-在线、HiEta技术公司、西南金属表面处理公司、和Avon Valley精密工程公司。

目标是提高重复利用率和减少浪费
      一个重要目标是提高增材制造技术“激光烧结”(LS)中所使用的粉料的重复利用率。在这种增材制造工艺中,这可显著减少聚合物浪费并降低成本。项目还将解决层间附着力的不可预测性、以及单丝打印中零件表面光洁度等问题。

     “由于不再像传统制造业那样需要较高的模具和设备成本,现在每个人都敏锐地意识到,增材制造能够对工业生产产生革命性的影响,”威格斯首席执行官David Hummel指出,“这种生产技术也可生产出传统方法无法生产的非常复杂的外形和几何结构。高附加值和小批量应用(如飞机零部件)最能从这种生产技术中获益,当然,其他应用领域(包括医疗)也可从中受益。”

由威格斯领导并获得英国有关机构的资助
    目前由联盟着手进行的项目,最初是在2014年在埃克塞特大学举办的有关聚合物增材制造的会议上构思成形的,当时威格斯展示了一些有关新型聚合物在增材制造中拥有巨大潜力的初步成果。埃克塞特大学已经在聚醚醚酮(PEEK)聚合物增材制造方面具备了经验和人脉资源,并能够为联盟带来实际的帮助。

     事实上,威格斯的PAEK聚合物已经在长丝熔融和粉料激光烧结的3D打印零件中得到应用,同时该公司还在积极开发新的解决方案。在行业内,该联盟正着眼于为新的PAEK聚合物牌号开发新的应用领域,有望为以航空航天行业为重点的增材制造技术带来革命性的变化。

    当然,PAEK聚合物要想运用到3D打印技术上还有一段路要走,Hummel指出到2018年,该项目有望展示一些成果,证明其在技术上的可行性,并为实现增材制造技术的所有优势开辟一条前进的道路,包括降低成本和加快产品(包括传统方法无法生产的过于复杂的零件)上市时间。

 

    聚芳醚酮(PEAK)是一类亚苯基环通过醚键和羰基连接而成的聚合物。按分子链中醚键、酮基与苯环连接次序和比例的不同,可形成许多不同的聚合物。目前主要有聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚醚酮酮(PEEKK)和聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)等品种。聚芳醚酮系列品种中,分子链中的醚键与酮基的比例(E/K)越低,其熔点和玻璃化温度就越高。世界上有5大公司生产聚芳醚酮,分别是英国ICI、美国杜邦、美国苏威、德国BASF 和Hoechst。

      据市场研究表明,目前国内在聚芳醚酮材料的打印还属于空白领域,吉林大学在聚芳醚酮有不少的研究,但并没有涉及到3D打印材料的开发。

聚芳醚酮在航空航天领域的应用价值在于金属替代,在这方面威格斯的典型案例为COMAC(中国商用飞机有限责任公司)的可用于全新支线喷气式客机ARJ21的高效耐用的飞机地板支架。为追求设计自由度、制造便利性和轻质以超越传统铝材方案,威格斯VICTREX™ PAEK聚合物体现了重要的商业价值。

       从金属到高性能材料的转换目前是航空航天市场的一个既定趋势。在商飞的案例中,PAEK聚合物被证实是用于制造承重和非承重飞机支架的一个理想选择,适应对于部件的各种要求,兼顾强度和延展性,具有耐腐蚀性,易燃性/发烟率/毒性低,同时还保持绝缘性。

下一步,是不是将有更多的聚合物领域的公司进入到3D打印PAEK材料领域,我们将与共同关注。