English
簡體中文
試樣材料分析。照片來源，所有圖片：AIM3D
AIM3D GmbH（德國羅斯托克）是羅斯托克大學(xué)的一家分拆公司，旨在大幅降低金屬零件增材制造（AM）的成本。AIM3D與該大學(xué)合作，使用PA6GF30膠帶（巴斯夫（德國路德維希港）Ultramid B3WG6）進(jìn)行了一系列測試，這是一種玻璃纖維增強(qiáng)的聚酰胺材料，以確定復(fù)合擠出建模（CEM）3D打印工藝的潛力。在AIM3D ExAM 255和ExAM 510機(jī)器上打印測試樣品，并將試樣的拉伸強(qiáng)度與注塑成型和傳統(tǒng)3D打印等替代工藝進(jìn)行比較。據(jù)說對材料測試的評估得出的結(jié)論是，打印的PA6GF30優(yōu)于其他3D打印工藝，幾乎達(dá)到了注塑成型的拉伸強(qiáng)度。
AIM3D指出，PA6GF30是工業(yè)批量生產(chǎn)應(yīng)用中常用的材料，如汽車，專用機(jī)器制造或設(shè)備技術(shù)，因為它結(jié)合了高機(jī)械性能與耐溫性和耐介質(zhì)性。據(jù)報道，PA6GF30組件也非常適合在工作溫度允許的情況下替代金屬或鋁部件。
關(guān)于機(jī)械性能，例如拉伸強(qiáng)度，通過在AIM3D ExAM 255和ExAM 510系統(tǒng)上3D打印玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺獲得了非常高的值（見圖1）。與使用長絲材料的粉末床工藝或3D打印工藝相比，AIM3D報告稱CEM工藝系統(tǒng)具有接近熱塑性塑料注塑成型工藝的拉伸強(qiáng)度。
測試結(jié)果
- 使用巴斯夫PA6GF30材料的CEM工藝成功生產(chǎn)出具有精細(xì)印刷分辨率的復(fù)雜、精密零件。
- CEM技術(shù)僅適用于中小型生產(chǎn)運行和快速原型設(shè)計。然而，與注塑成型或其他傳統(tǒng)的3D打印工藝相比，CEM實現(xiàn)了功能集成，仿生機(jī)會和選擇性密度。
- PA6GF30 的高拉伸強(qiáng)度和高連續(xù)工作溫度證明了其替代材料密集型鋁制零部件。
先，在帶有PA6GF30的ExAM 255和ExAM 510機(jī)器上打印了拉伸棒。3D打印網(wǎng)的取向是可變的 - 0°用于與拉伸方向一致的鋪層（纖維的取向也在拉伸方向上），±45°用于交替方向為±45°的模式。與注塑成型的PA6GF30，可比較的PA6GF30長絲和通常用于3D粉末床打印的PA12材料進(jìn)行了比較。
AIM3D表示，圖1表明CEM技術(shù)接近注塑成型值，但與長絲相比具有顯著優(yōu)勢。這種現(xiàn)象主要歸因于巴斯夫PA6GF30材料的原始顆粒含有長達(dá)3毫米的玻璃纖維，可以承受更長時間的拉伸力。相比之下，由于技術(shù)原因，據(jù)報道，長絲中的纖維長度更短。通常，纖維增強(qiáng)（GF）和纖維填充（如果僅使用短纖維）是有區(qū)別的。
終，測試證明PA6GF30在3D打印時的高強(qiáng)度和130-150°C的高連續(xù)工作溫度相結(jié)合，使其成為一種普遍適用的材料。結(jié)合CEM系統(tǒng)上優(yōu)化的可印刷性，將來可以打印多功能應(yīng)用，例如夾具或搬運工具（通常由鋁銑削而成，這是一種材料密集型工藝）。總而言之，AIM3D表示，在成本（單位成本）以及3D打印組件的增強(qiáng)性能參數(shù)方面有許多積極的方面。
此外，與傳統(tǒng)制造的組件相比，3D打印的特殊吸引力在于通過3D打印兼容的設(shè)計方法進(jìn)行“功能集成”。功能集成意味著可以在一個打印過程中制造組件。AIM3D生產(chǎn)了一個由PA6GF30制成的配備電機(jī)安裝的擠出機(jī)外殼，作為該過程的演示，其中電機(jī)安裝，墻壁中的兩個空氣管道，通風(fēng)口和傳感器安裝都作為單個組件集成到外殼中。在傳統(tǒng)的鋁制零件生產(chǎn)策略中，必須從一個塊銑削三到四個零件，從而導(dǎo)致原材料的浪費。此外，在設(shè)計階段需要時間來設(shè)計一種解決方法，以避免使用槽鉆等特殊工具，并對組件進(jìn)行適當(dāng)?shù)男螤顢M合連接。編寫CAM銑削程序所花費的時間也被消除，特別是對于小批量生產(chǎn)。手動裝配工作大大減少，這也對零件的成本計算產(chǎn)生了積極影響。
由PA6GF30制成的3D打印部件的示例。右側(cè)是一個擠出機(jī)外殼，采用功能集成的3D打印技術(shù)生產(chǎn)。
PA6GF30通常難以用于3D打印。除了價格和獲得它的挑戰(zhàn)。然而，據(jù)報道，CEM工藝的獨特之處在于，它能夠使用沒有長絲的市售顆粒，其中材料采購成本與沒有模具成本的注塑成型相同。此外，3D打印提供了幾何自由度（如底切），仿生設(shè)計機(jī)會或選擇性密度（不同的強(qiáng)度，材料節(jié)省，選擇性彈性）。
AIM3D席執(zhí)行官Vincent Morrison博士說：“對于不含長絲的原材料，與注塑成型相當(dāng)?shù)膬r格是我們CEM 3D打印系統(tǒng)技術(shù)的一個優(yōu)勢。“使用PA6GF30，我們的ExAM 255機(jī)器能夠生產(chǎn)具有精細(xì)打印分辨率的復(fù)雜，精致的零件，以及具有更大層厚度的大型結(jié)構(gòu)部件，從而通過先進(jìn)的3D打印實現(xiàn)大的成本效益。
當(dāng)然，AIM3D指出，先進(jìn)的3D打印工藝無法與大中型批量生產(chǎn)運行的注塑成型節(jié)省的成本相匹配。然而，在中小型生產(chǎn)運行和快速原型制作的情況下，3D打印占了上風(fēng)，CEM工藝仍然被證明是銑削鋁生產(chǎn)的合適替代品。