材料(下篇)|HAGE 3D打印支持的高性能材料,金属及陶瓷材料有哪些?

发布时间:2019-08-14

3D打印材料是3D打印技术重要的物质基础,种类范围主要包括聚合物材料、金属材料、陶瓷材料等。上期文章中,小编已经为大家介绍了HAGE 3D打印设备支持的聚合物类材料的一部分种类,分别介绍了它们的特点、打印要求及相关应用情况。本期为大家介绍HAGE 3D打印机支持的其他高性能材料、金属及陶瓷材料。

高性能3D打印材料

PAEK(聚芳醚酮)

是一类亚苯基环通过氧桥(醚键)和羰基(酮)连接而成的一类结晶型聚合物。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。例如聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚醚酮酮(PEKK)等品种。

聚芳醚酮分子结构中含有刚性的苯环,因此具有优良的高温性能、力学性能、电绝缘性、耐辐射和耐化学品性等特点。聚芳醚酮分子结构中的醚键又使其具有柔性,因此可以用热塑性工程塑料的加工方法进行成型加工。

PEEK(聚醚醚酮)

是一种半晶态聚合物,综合性能优良的特种工程塑料。具有高熔点(343°C)和优异的力学性能,生物相容性也十分出色, 是目前研究较热的3D 打印材料。纯PEEK 的杨氏模量为3.86±0.72 GPa,经碳纤维增强后可达21.1±2.3 GPa,与人骨的杨氏模量最为接近,可以有效避免植入人体后与人骨产生的应力遮挡以及松动现象,是一种理想的骨科植入物材料。其耐热性、耐水性、耐溶剂性、电绝缘性优异;疲劳强度高;耐放射性是所有塑料中最好的;氧指数较高,燃烧时产生的烟少且无毒。

PEKK(聚醚酮酮)

PEKK的性能依所用单体酰氯的不同而有所差异。以对苯二甲酰氯为原料合成的PEKK在聚芳醚酮主要品种中具有最高玻璃化温度和熔点。以间苯二甲酰氯为原料合成的PEKK熔点和玻璃化温度有所降低。在实际生产中大多以对苯二甲酰氯和间苯二甲酰氯的混合物为原料生产PEKK。

常见应用:

(1)航空航天领域:用碳纤维、玻璃纤维增强的聚芳醚酮可用于飞机和飞船的机舱、门把手、操纵杆、发动机零件、直升机旋翼等;

(2)电子工业:电线电缆包覆、高温接线柱、电机绝缘材料等;

(3)汽车工业:汽车齿轮密封片、吃路边你支撑座、轴承粉末涂料、轮胎内压传感器壳等;

(4)机械设备:轴承座、超离心机、复印机上分离爪、化工用滤材、叶轮等

PEI(聚醚酰亚胺)

PEI板属于非结晶性塑料。是一种无定形的高性能聚合物,是用无定形PEI(聚醚酰亚胺)所制造的工程塑料经过挤出机高温挤出而成。具有最佳之耐高温及尺寸稳定性,以及抗化学性、阻燃、电气性、高强度、高刚性等等。

常见应用:广泛应用耐高温端子,IC底座、照明设备、FPCB(软性线路板)、液体输送设备、飞机内部零件、医疗设备和家用电器等。

3D打印金属及陶瓷材料

根据2018 年的Wohlers Report 报道,金属增材制造产业有了明显发展。报道指出,2017 年售出的金属3D 打印设备,相比2016 年增长了将近80%。作为3D打印中非常重要的材料,金属材料在汽车、模具、航空航天、生物医疗等行业中都有广阔的应用前景。

按照材料种类划分,3D打印金属材料可以分为铁基合金、钛及钛基合金、镍基合金、钴铬合金、铝合金、铜合金及贵金属等。

铁基合金是3D 打印金属材料中研究较早、较深入的一类合金,较常用的铁基合金有工具钢、316L 不锈钢、M2 高速钢、H13 模具钢和15-5PH 马氏体时效钢等。铁基合金使用成本较低、硬度高、韧性好,同时具有良好的机械加工性,特别适合于模具制造。

HAGE 开源3D打印机突破传统工艺,形成了一种全新的制造方式-SDS工艺(成型,脱脂,烧结)。SDS工艺是3D打印与烧结结合的一种新工艺,能制成粉后期可烧结成型的材料,都可以通过SDS工艺实现,而陶瓷、金属完全符合这样的工艺特点。

零件通过类似MIM(金属注射成形)的烧结方式获得的,其表面质量比传统的金属打印相比要好很多。并且采用SDS工艺制造出来零部件,性能各向同性,可大大提高了3D打印金属零件的应用工况。对于铜等特殊难熔金属,此工艺都可以打印。

HAGE 3D打印机SDS工艺可以打印的各种金属及陶瓷材料如下:

不锈钢316L - 1.4404 | 17-4PH - 1.4542

马氏体时效钢 - 1.2709

高温合金 IN 718 - 2.4668, IN 625 - 2.4856

轻金属 Ti6Al4V - 3.7165

钨钴合金WCo

陶瓷材料:氧化铝 氧化锆

华融普瑞联与合资公司HAGE正在共同开发高性能聚合物打印,高性能陶瓷打印,磁性材料打印,医疗植入物PEEK类材料打印,直接挤压及一体化金属3D打印等技术。相信不久后,在3D打印材料研发上会有更多优秀成果来满足用户的多样化需求。