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        工程樹脂制造商專注于3D打印材料

        2018-09-20 05:45:46ManolisSherman
        現(xiàn)代塑料 2018年9期
        關(guān)鍵詞:長絲增材復(fù)合物

        文/本刊記者Lilli Manolis Sherman

        SABIC公司針對一系列新的3D打印工藝開發(fā)了大量基于其工程樹脂的特種產(chǎn)品。

        在過去3年里,SABIC公司(美國辦事處位于休斯頓)加大力度實現(xiàn)使用增材制造工藝進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。重點是優(yōu)化用于增材工藝(又名“3D打印”)的材料開發(fā),使它們能夠滿足那些受到嚴(yán)格監(jiān)管的終端應(yīng)用領(lǐng)域如航空航天、醫(yī)療等對于材料性能的要求。

        SABIC公司一直致力于開發(fā)用于熔融沉積建模(FDM)和熔絲制造(FFF)、選擇性激光燒結(jié)(SLS)和大幅面增材制造(LFAM)等增材工藝的材料。新的長絲和粉末

        SABIC公司作為工程樹脂的供應(yīng)商已經(jīng)活躍了十多年,向那些為FDM工藝生產(chǎn)長絲的客戶提供產(chǎn)品和服務(wù)。該公司最著名的是作為Ultem PEI樹脂供應(yīng)商,向位于明尼蘇達(dá)州Eden Prairie的Stratasys公司提供樹脂,在其Fortus系列工業(yè)FDM打印機(jī)中使用。

        兩種新型的Thermocomp AM復(fù)合物被用于Livrea游艇公司的一款概念船體——一種碳纖維增強(qiáng)PPE用于船體的外層,一種碳纖維增強(qiáng)PEI用于內(nèi)部格子框架支撐結(jié)構(gòu)

        2014年,SABIC公司在涉足LFAM新興技術(shù)時開始擴(kuò)大其業(yè)務(wù)范圍。例如,該公司是Local Motors、橡樹嶺國家實驗室和辛辛那提公司之間一項合作項目的贊助商,在芝加哥2014 IMTS展會上現(xiàn)場打印Strati電動車即是該項目的成果。

        2017年5月,SABIC公司針對LFAM推出了它的Thermocomp AM復(fù)合物初始產(chǎn)品組合。這些材料的打印參數(shù)和機(jī)械性能是根據(jù)大面積增材制造(BAAM)機(jī)器上打印的測試樣本確定的。用碳纖維或玻璃纖維增強(qiáng)這些新的復(fù)合物可用于模具、航空航天、汽車和國防工業(yè)中的應(yīng)用。前八種Thermocomp AM復(fù)合物是基于SABIC的四種無定形樹脂:ABS、PPE合金、PC和PEI,它們具有良好的抗蠕變性能。與半結(jié)晶樹脂相比,冷卻期間較低的收縮率和最終使用過程中較少的熱膨脹,意味著這些無定形材料具有較大的尺寸穩(wěn)定性。

        SABIC公司消息人士稱,預(yù)計2018年是公司在計劃用于商業(yè)發(fā)布的產(chǎn)品種類方面非?;钴S的一年。針對LFAM,Thermocomp AM產(chǎn)品組合可能會有所擴(kuò)展。SABIC公司目前正在評估基于半結(jié)晶樹脂(如PBT、尼龍、PPS和PEEK)的新型復(fù)合物,以滿足業(yè)界對具有改善的耐化學(xué)性和剛度的LFAM材料的需求。

        SABIC公司還致力于通過工程樹脂新的訂制粉末形式來擴(kuò)大其在SLS中的參與。公司消息人士指出,SLS工藝采用的幾乎都是半結(jié)晶材料。但是,預(yù)計SABIC公司將推出一種獨特的PC粉末,它可以生產(chǎn)完全無定形的部件。該公司還計劃將這種獨特的材料和工藝技術(shù)擴(kuò)大到其他無定形樹脂上。

        對于FDM/FFF,SABIC公司將推出Lexan PC和Ultem PEI符合醫(yī)療要求的長絲以及一系列支撐材料,它們滿足ISO-10993生物相容性標(biāo)準(zhǔn)。就在去年,SABIC公司推出了第一款基于Ultem PEI、Cycolac ABS和Lexan PC樹脂的新型長絲組合,據(jù)報道,它們與SABIC的注塑級產(chǎn)品具有相同的組成。

        所有SABIC長絲的公稱直徑為1.79±0.05 mm,并且它們以1510-cc的線軸尺寸供應(yīng)。具體的3個品種如下:

        FDM/FFF工藝在醫(yī)療方面的應(yīng)用,需要使用符合醫(yī)療要求的長絲,它們應(yīng)該滿足ISO-10993生物相容性標(biāo)準(zhǔn),例如用于這種滅菌托盤的新型Ultem PEI長絲

        Ultem AM9085F,是用Ultem 9085 PEI樹脂制成的一種高性能長絲。據(jù)稱,它具有高耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度,在厚度1.5 mm和3.0 mm時符合UL 94V-0標(biāo)準(zhǔn),并滿足FAR 25.853和OSU 65/65要求,F(xiàn)ST(火焰、煙霧和毒性)低。它有黑色和自然色產(chǎn)品提供。

        Cycolac AMMG94F,是用Cycolac MG94樹脂制成的一種通用ABS長絲。據(jù)報道,它提供適用于各種應(yīng)用的性能平衡,并且在3.0 mm時符合UL 94HB標(biāo)準(zhǔn)。它有黑色、白色和自然色產(chǎn)品提供。

        Lexan AM1110F,是用Lexan HF1110樹脂生產(chǎn)的一種通用PC長絲。它具有比通用ABS長絲更高的耐熱性,在3.0 mm時符合UL 94V-2 標(biāo)準(zhǔn)。它有白色產(chǎn)品提供。

        “差異化材料”和更多材料

        去年,SABIC公司推出基于其Lexan EXL PC/硅氧烷共聚物的Lexan EXL AMHI240F長絲,旨在用于Stratasys公司的Fortus FDM打印機(jī),以及其他具有足夠溫度能力和開放式結(jié)構(gòu)的打印機(jī)。

        與標(biāo)準(zhǔn)PC相比,這種材料在室溫下的缺口Izod沖擊強(qiáng)度最高可提高4倍,在-30℃時最高可提高3倍,具體提高多少取決于打印方向。

        這款3D打印概念無人機(jī)基于Lexan EXL PC/硅氧烷共聚物長絲材料,該材料擁有比標(biāo)準(zhǔn)PC高達(dá)4倍的沖擊性能

        Lexan EXL長絲還具有140℃的熱變形溫度,高于通用ABS長絲的熱變形溫度。它最初以黑色產(chǎn)品提供,白色和其他顏色正在開發(fā)之中。它在3.0 mm厚度時在平面(XY)和邊緣(XZ)方向上均滿足UL 94V-0的阻燃要求。

        SABIC公司消息人士證實,這是計劃中的第一批“差異化材料”,并且指出SABIC公司的目標(biāo)是應(yīng)用類似的方法對其他聚合物體系進(jìn)行改性,以幫助擴(kuò)大增材制造的目標(biāo)應(yīng)用空間。

        在繼續(xù)成為增材制造行業(yè)樹脂供應(yīng)商的同時,SABIC公司也正在圍繞價值鏈提供可打印形式(長絲、粉末)的材料,以幫助加速增材制造用于最終用途的生產(chǎn)中。

        SABIC公司已在美國、荷蘭和沙特阿拉伯的增材制造卓越中心進(jìn)行了大量投資,擁有FDM/FFF、SLS和LFAM的內(nèi)部加工能力以及各種其他專業(yè)的打印機(jī)技術(shù)。在這些增材制造中心,SABIC公司可以將原材料轉(zhuǎn)換成可打印的長絲和粉末形式,制定優(yōu)化的打印參數(shù)設(shè)置,并對打印部件進(jìn)行大量的性能測試。

        例 如, 就LFAM而 言,SABIC公司可以配制獨特的復(fù)合物,評估它們在其BAAM打印機(jī)上的加工性能,并測試打印部件的性能,所有這些工作都是在幾天之內(nèi)完成的。這樣,SABIC公司可為客戶提供已被充分表征作為特定打印工藝的候選材料。

        展望未來3~5年,SABIC公司希望繼續(xù)關(guān)注增材制造的產(chǎn)業(yè)化。這將需要引入各種各樣的新材料。他們還期望看到設(shè)計軟件和工藝能力的持續(xù)發(fā)展,以實現(xiàn)可重復(fù)的生產(chǎn)能力。新的增材制造工藝也可能會繼續(xù)被推出,以提高零部件的性能并降低生產(chǎn)成本。

        “增材制造生態(tài)系統(tǒng)”也將保持高度協(xié)作性,因為跨越價值鏈建立聯(lián)盟將會盡可能高效率地把新產(chǎn)品推向市場,并建立足夠的生產(chǎn)能力以支持對生產(chǎn)部件日益增長的需求。SABIC公司還把增材制造與復(fù)合材料的交叉看作是在不久的將來會得到更多關(guān)注的一個領(lǐng)域。

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