以改性塑料為耗材的3D打印材料將迎大量發(fā)展機遇
2017-06-14 17:25 來源:網絡 責編:???
- 摘要:
- 2017年5月22日,馬來西亞馬印航空完成了波音737MAX8的首次商業(yè)飛行,,開啟單通道飛機市場的新時代,。
與此同時,,美國通用電氣公司(下稱“GE”)航空總部的工程師們仍在埋頭研究3D打印技術,。就在這之前,他們用3D打印機“打印”出的19個燃油噴嘴被安裝到了737MAX的LEAP-1B引擎中,,這一技術代表著迄今為止增材制造(即3D打印)在航空工業(yè)最具標志性的應用,。來不及慶祝,他們又踏上了新的征途,。此前,,GE相關負責人曾表示,到2020年,,3D打印的航空發(fā)動機燃料噴嘴將達到4萬個,。
在汽車領域,利用3D打印技術按需制造汽車零部件正在成為一種趨勢,。戴姆勒公司迄今為止3D打印的汽車零部件已經達到了780個(包括抽屜,、蓋層、固定條,、適配器等),。下圖的車載鈔票收納盒就是其中之一。
戴勒姆公司表示,,采用3D打印技術的讓他們在制造備用汽車部件上變得更加快速,、靈活和經濟,尤其是針對個別客戶的需求來說,。相比之下,,傳統(tǒng)的注射成型工藝就顯得“臃腫”了許多,因為它不但需要開發(fā)額外的工具,,而且會造成大量的材料浪費和庫存堆積,。
“分散式制造”趨勢下的3D打印浪潮
3D打印為什么會對傳統(tǒng)制造業(yè)造成沖擊?3D打印技術公司Hubs聯合創(chuàng)始人布拉姆·茲瓦特舉了一個形象的例子:“通過在家里附近的3D打印技術公司定制商品,不一會公司就能打印出來送到你的樓下了,。那么,,工廠基本都會倒閉。與其把1000臺機器放在同一個地方,,為什么不把1000臺機器放在1000個地方呢?”而戴勒姆公司負責人HartmutSchick也表示,,“3D打印正在改變我們制造汽車零部件的方式,”,,“要知道3D打印機通常并不大,,所以我們可以輕松將其配置到全球的任何一座工廠中。而這就讓我們獲得了更快速回應客戶需求的能力,,同時也幫助我們省下了原先必需花在零部件運輸方面的成本,。”
布拉姆·茲瓦特提到的是“分散式制造”(DistributedManufacturing)的場景,。早在2015年的達沃斯論壇上,,“分散式制造”被列為最重要的技術趨勢之一,。根據普華永道近日公布的最新調查報告,美國國內制造商在不同程度上使用3D打印技術的占總數大約2/3,,與2014年以前35%的比例相比已經大大增加,,其中,56%的人認為未來3-5年內會有超過半數的同行使用3D打印,。西門子公司預計,,未來五年內,3D打印成本將降至五成,,而速度也將提高五倍,。咨詢公司Gartner認為,盡管3D打印的市場份額在2015年只有16億美元(約合人民幣110.1億元),,到2018年,,這個數目將達到134億美元(約合人民幣922.3億元)。
新材料開發(fā)與優(yōu)化仍是3D打印主要挑戰(zhàn)
盡管從被過度吹捧的炒作期進入到相對成熟期,,3D打印技術未來依然充滿挑戰(zhàn),。上述普華永道報告指出,受訪制造商表示,,3D打印技術存在的障礙有設備成本過高,,缺乏專業(yè)人才和技術,最終產品質量不確定度和打印機速度等,。值得一提的是,,幾乎同一時間,制造商認為產品質量的不確定是最大的障礙(47%),,其次是缺乏專業(yè)人才和技術,,然后才是成本問題。產品質量的不確定除了受到加工工藝的穩(wěn)定性影響之外,,根本原因還是由于現有材料還無法在大規(guī)模工業(yè)化生產中完全適應3D打印工藝的所有要求。
由于塑料材料良好的熱流動性,、快速冷卻粘接性,、較高的機械強度,在3D打印制造領域得到快速的應用和發(fā)展,。塑料材料的熔融粘結特性逐步將樹脂塑料用于陶瓷,、玻璃、無機凝膠,、纖維,、金屬等,成為3D打印的基礎材料,�,?梢灶A見,,塑料類3D打印耗材的技術發(fā)展必將大大助力3D打印行業(yè)的發(fā)展,而在3D打印的浪潮中,,以改性塑料為耗材的3D打印材料也必將迎來大量發(fā)展機遇,。
3D打印塑料種類
不同于傳統(tǒng)塑料材料,3D打印技術對塑料材料的性能和適用性提出了更高要求,,最基本的要求是通過熔融,、液化或者粉末化后具有流動性,3D打印成型后通過凝固,、聚合,、固化等形成具有良好的強度和特殊功能性。適合于3D打印的塑料材料有工程塑料,、生物塑料,、熱固性塑料、光敏樹脂和預聚體樹脂,、高分子凝膠等,。結合改性塑料的行業(yè)發(fā)展,小編將主要介紹在3D打印中應用的工程塑料與生物塑料,。
工程塑料:工程塑料因良好的強度,、耐候性和熱穩(wěn)定性使其應用范圍較廣,尤其是用以制備工業(yè)制品,,因此工程塑料成為目前應用最廣泛的3D打印材料,,特別是以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚酰胺(PA),、聚碳酸酯(PC),、聚苯砜(PPSF)、聚醚醚酮(PEEK)等最為常用,。
生物塑料:3D打印生物塑料主要有聚乳酸(PLA),、聚對苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯(PETG)、聚-羥基丁酸酯(PHB),、聚-羥基戊酸酯(PHBV),、聚丁二酸-丁二醇酯(PBS)、聚己內脂(PCL)等,,具有良好的可生物降解性,。由于生物塑料具有良好的流動性、快速凝固特性,、不易堵噴嘴,、環(huán)保型、生物相容性,在生物醫(yī)療制品的3D打印制造中得到很好的應用,。
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