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新型“注塑打印”技术提高了3D打印能力
来源:中塑在线 | 作者:id19071501 | 发布时间: 2020-08-12 | 3076 次浏览 | 分享到:
核心提示:马萨诸塞大学洛厄尔分校的一位研究人员开发了一种新的3D打印技术,它结合了注塑工艺,提高了3D打印的生产率,同时增强了产品的性能。更耐用的假肢装置和更坚固的飞机和汽车部件是其潜在的应用。

马萨诸塞大学洛厄尔分校的一位研究人员开发了一种新的3D打印技术,它结合了注塑工艺,提高了3D打印的生产率,同时增强了产品的性能。更耐用的假肢装置和更坚固的飞机和汽车部件是其潜在的应用。

领导这一研究项目的塑料工程教授David Kazmer说,虽然全球3D塑料打印机市场估价为40亿美元,而且还在不断增长,但在确保打印机创建快速生产的物体、保持其强度并准确反映所需形状方面仍然存在挑战。这项技术被称为注塑打印,在学术期刊《增材制造》上有专题报道。

Kazmer和Austin Colon在《增材制造》中写道:注塑打印结合了零件外表面的高分辨率材料挤出和较大的内腔在高流速下的注塑成型。Colon是塑料工程博士生,他帮助验证了这项技术。他们补充说:“因此,注塑打印旨在利用材料挤出打印机的全部熔融能力,以减轻困扰添加剂制造业的尺寸诅咒。”

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作为7种添加剂制造工艺中的一种,材料挤出是将热塑性塑料或复合材料制成的连续长丝通过喷嘴送入,在喷嘴中加热并在构建平台上逐层沉积。

Kazmer表示:“我们使用3D打印机作为注塑装置,填充3D打印外壳壁产生的空间。换句话说,我们使用零件的内部作为其自己的模具空腔。关键是要计算壳壁的间距和高度,这样就可以在不产生过度变形的情况下获得良好的填充效果。令人惊讶的是,模具的工程设计在流动、变形和传热方面都与注塑的工艺规划有关,”他补充说,“虽然这个过程与现有的3D打印机向后兼容,但用于进行注塑打印的控制程序(G代码)确实需要新的前置处理器(切片机)。”

Kazmer指出,大多数可以通过熔丝制造(FFF)进行加工的热塑性塑料都能与注塑打印兼容。事实上,据报道,Kazmer的发明可以将更多的热量输入零件,因此与FFF相比,材料焊接得到了极大的改善。“这意味着在大量填充的材料中有很大的潜力实现更高的强度和更高的各向同性,”Kazmer表示,“打印速度受熔化材料和从零件中放出热量的能力限制。典型流量约为4mm³/s。我发现大多数低端的3D打印机可以融化大约12 mm³/s。只需对热端进行一些修改,就可以轻松地沉积20mm³/秒。”

Kazmer承认HP的多喷射聚变(MJF)和Carbon的数字光合成(DLS)的生产率更高,因为它们是并行处理层,他认为这是在生产速度方面的一大优势。然而,他指出,注塑打印通过填充由打印外壳壁定义的大内部体积,从而提高了产量。因此,注塑打印降低了问题的维度,使FDM/FFF能够更好地竞争。“对于技术和大批量应用来说,注塑打印是一个很大的推动力。”Kazmer强调。

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