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科思创和维捷合作推进高速塑料烧结增材制造的批量生产

时间:2021-11-25 08:15 来源:3D科学谷 作者:admin 阅读:
极光尔沃

      顺应更低的价格,更快的打印速度的发展趋势,在过去几年中,3D打印行业已经出现了许多令人振奋的新技术,这些技术的特点是以当前100倍的3D打印速度将3D打印技术的应用领域从原型切入到生产领域。

以粘结剂喷射技术(binder jetting)而被业界所熟知的德国voxeljet-维捷2017年就推出HSS-高速烧结设备,这一设备可用于尼龙或TPU材料的高速制造。

Video Cover_Voxljet_VX1000 HSS_Shoes© 维捷

打通材料与设备之间协作的壁垒

Voxeljet_Shoes_1© 维捷

block 经济批量生产解决方案

根据3D科学谷的市场了解,材料公司科思创和voxeljet-维捷正在合作开发一种用于经济型大型系列增材制造的材料-设备组合。借助高速烧结 (HSS),voxeljet 结合了两种现有增材技术的优势:选区激光烧结和粘结剂喷射,从而实现了 SLS 部件特性和粘结剂喷射带来的高效生产率的双重优势。

在共同开发和鉴定用于 HSS 的热塑性聚氨酯 (TPU) 粉末后,科思创和voxeljet-维捷正在通过为客户提供用于其特定应用的批量制造的无缝材料工艺解决方案,将他们的合作提升到一个新的水平。

通常材料和加工技术在价值链中是分开运作的,需要用户自己来弄清楚如何让这两个要素发挥协作。科思创和voxeljet-维捷通过打通材料与设备之间协作的壁垒,消除在生产车间采用AM-增材制造技术所存在的障碍。由于其大尺寸和高速度的实现能力,voxeljet-维捷的HSS高速烧结技术为制造商提供了一种经济的批量生产解决方案。

block 材料与工艺的无缝结合解决方案

voxeljet-维捷将通过其大幅面 VX1000 HSS 打印机与科思创在功能材料设计方面的专业知识相结合,以开发可用于大规模制造的材料与工艺无缝结合解决方案。

Voxeljet_VX© voxeljet-维捷

     目前双方正在考虑的材料是TPU,它非常适合鞋类和缓冲应用。其他材料包括热塑性弹性体 (TPE)、聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT) 和聚丙烯 (PP)。注塑工艺的优势在于大批量,而3D打印的优势在于小批量或者是用于非常复杂的设计。目前,要替代掉注塑工艺,3D打印的发展空间要么是小批量简单设计,要么是大批量非常复杂的设计。

3D打印技术要想在小批量简单产品的生产工艺上取得一席之地,就需要在打印价格方面更便宜。3D打印技术要想在大批量复杂产品的生产工艺上获得比注塑工艺更大的优势就需要打印速度更快。

在兼具打印质量与打印速度的同时,用户对设备使用的易用性也是必须要考虑的因素。这也是科思创与voxeljet-维捷这一合作背后的逻辑。

快速制造技术不仅扭转了3D打印给人效率低的印象,配合材料技术的快速发展,这些技术还引发了产品端的新一轮赛跑,尤其是鞋业领域,从耐克到阿迪达斯、New Balance、Under Armour、匹克正在进行3D打印技术批量生产鞋中底方面的竞争。

block 快速烧结的快速解决方案

     HSS高速烧结技术听起来有点像惠普的MJF多射流熔融技术,的确这两个过程非常相似:在MJF加工工艺中,喷墨打印头将熔融剂和细化剂沉积在热塑性粉末床上,然后用一组红外灯烧结。两者之间最大的区别是HSS不使用细化剂,根据HSS的发明者霍普金森教授,这是因为他发现不用细化剂就可以实现满意的打印结果。霍普金森当时考虑过细化剂,但他发现他能够获得出色的分辨率,从而无需细化剂。另外,通过将专用于特殊材料的多个打印头结合到HSS工艺中,可以沉积诸如银导电流体的功能性油墨。

      HSS高速烧结速度快于激光烧结,当前的激光烧结机通过一个单点激光熔化粉末状塑料聚合物,这使得生产效率受到一定的制约,霍普金森采用红外线灯和喷墨打印头来代替激光的解决方案。打印头快速准确地将材料传送到粉末床上。在HSS加工过程中,喷墨打印头将黑色的红外辐射吸收油墨沉积在热塑性粉末床上,然后红外灯加热粉末,导致塑料粉末颗粒熔化,从而固化每一层的形状,这比激光烧结速度快很多。

HSS被认为是降低3D打印塑料零件成本的手段,以使3D打印与诸如注塑等大规模制造技术具有竞争力。通过更换昂贵的激光器并增加机器的生产能力,可以达到与注塑成型竞争的成本和速度来制造塑料零件。

通过科思创与维捷的合作,为HSS快速烧结技术打造开发可用于大规模制造的材料与工艺无缝结合解决方案,在快速制造的基础上叠加快速解决方案,这已经成为现在3D打印业界更为主流的发展趋势。

(责任编辑:admin)

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