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3D打印:拓展化工行业的新边界

来源:荣格

  发布:星之球科技

关键词:3D打印 医疗设备

2018-01-03

 
2017年是3D打印迅猛发展的一年,从米其林首款3D打印概念轮胎Vision的亮相,到阿迪达斯宣布推出全球首款可量产3D打印运动鞋——Futurecraft 4D,到我国首次成功应用3D打印钛合金零件的干线民用飞机C919首飞成功,再到世界首个3D打印卵巢让母鼠成功生出健康小鼠,实现医学领域里程碑式突破……3D在快速发展的同时也一次次带给我们惊喜。
 
去年6月,国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会批准《国民经济行业分类》国家标准,增材制造装备制造首次作为独立的行业列入其中,政策表明,3D打印已从一种利基技术发展为生产独特产品的行业。在本期,本刊编辑将从3D打印材料入手,与读者分享近一年国内外研究机构及企业在3D打印塑料材料方面的研发状况,以及去年以来部分化工企业在3D打印领域的发展情况。
 
3D打印材料研发层出不穷
 
◆3D打印聚砜模助力降低成本提效率
 
在去年,美国Thermwood公司、应用复合材料工程公司(ACE)、Techmer PM公司和普渡大学复合材料制造及模拟中心共同合作生产了直升机复合材料部件,部件生产采用了通过3D打印出来的聚砜(PSU)模。
 
聚砜模及其成型部件在田纳西AM2017增材制造大会上得以展示。据悉,该聚砜模的玻璃化温度高达372 F,因此,能够在高达350 F环境下加工部件,该温度值足够加工目前95%左右的复合材料部件。此外,Thermwood表示,通过增材制造可降低34%的成本,劳动时间减少69%。消息称,合作方还计划评估制造聚醚砜(PES)模具,因为聚醚砜可在更高的温度下加工和作业。
 
◆俄科学家首创全新绿色3D打印材料
 
在刚过去的12月里,据《俄罗斯报》报道,俄罗斯化学家发明了一种全新的3D打印材料,其本质是由大气中的二氧化碳和水在阳光的作用下合成纤维素,科学家用这种纤维素制成独特的PEF材料,3D打印机可用它打出各种产品。
 
这项世界首创的研究成果来自俄罗斯科学院有机化学研究所。根据其发布的消息,制备出的聚合物表现出较高的化学稳定性和耐氧化性,对化学溶剂也具有耐受性,在自然环境下不分解,而且可以多次重复使用。由于这种聚合物制成的产品具备较好的耐用性,因此它的应用范围将会非常广泛。
 
◆RepRap开发可在室温下液态打印的PU材料
 
去年8月,德国FDM 3D打印机专家RepRap宣布与德国材料公司ebalta Kunststoff合作,为RepRap的液体增材制造(LAM)工艺开发一种新型聚氨酯(PU)材料配方。由于化学交联,这种3D打印材料具有各向同性,它能在室温状态下进行液体打印,消除了FDM 3D打印机上的典型熔融过程。
 
这种PU材料最吸引人的地方在于它的灵活性。据介绍,它有一个“从软到硬”的广泛性能,适用于制造“原型”或“消费品的功能性模型”。用这种材料制成的打印件力学性能与注塑件相当,同时还能打印出比注塑件更复杂的部件。RepRap表示,这种聚氨酯具有优异的力学性能,适用于特殊应用,如那些需要高度耐磨性的应用,这意味着它几乎适用于所有行业,尤其是汽车、航空和建筑业。
 
◆Unitika开发可在打印后用手重塑的3D打印线材
 
去年,日本先进材料和化学公司Unitika开发了一种热敏3D打印线材,由于这种聚合物在人体温度下就能软化,因此人们可以用手重塑该线材打印的物体。开发这种热敏线材有很大的意义,如Torc2这样的医疗设备制造商正在探索使用低温线材生产特殊的3D打印夹板,使医生可以直接在病人身上重塑这些夹板,另外一些公司也正在探索类似的技术。
 
Unitika并没有提及此种新材料的医疗应用,但强调了这种聚合物线材的多功能性,并表示创客可以在打印后进行“精细的调整”和“用手进行精确、细致的加工”。这种有趣的特性为模型和艺术作品开辟了非常多的可能性。此外,Unitika表示,在高温下(沸水或电烤箱)模型的形状可以永久固定下来。Unitika还声称这种线材能顺利进入挤出机,不会断裂或变软。
 
Unitika计划在今年商业化推出此款3D打印材料,生产线材直径为1.75毫米,可接受打印温度在190-220°C之间,打印床的温度则不能超过45°C。
 
化工企业也来分一杯羹
 
◆巴斯夫成立3D 打印公司
 
去年9月,巴斯夫3D打印解决方案有限公司在位于德国海德堡的InnovationLab GmbH的基地内成立。作为巴斯夫新业有限公司旗下的全资子公司,新公司主要致力于建立和拓展3D打印材料、系统解决方案、组件和服务等业务,主要面向希望在工业生产中使用3D打印的客户,如汽车制造、航空和消费品等行业。为了开发和测试各种解决方案,新公司还将接管并扩建巴斯夫新业有限公司旗下属于Deutsche Nanoschicht公司在海德堡的3D打印应用技术中心。
 
为增强3D打印业务,除成立新公司外,巴斯夫新业有限公司还收购了总部位于荷兰埃曼的线材生产商Innofil3D的全部股权。作为业内领先的高价值定制线材(细长的塑料纤维)生产商,该公司的热塑性线材将进一步完善巴斯夫3D打印产品组合。通过此次收购,巴斯夫进一步完善了价值链的布局,这使巴斯夫不仅能提供用于3D打印的塑料颗粒,还可深入到下一加工层面——线材。
 
此外,早前巴斯夫就已入驻惠普的材料平台。据了解,惠普的平台是为丰富3D打印的材料供应,通过扩大可用材料调色板和扩大供应商范围来鼓励广泛使用3D打印技术。目前惠普材料生态系统已包括阿科玛、巴斯夫、赢创、汉高、莱曼&沃斯等在内的众多领先品牌。
 
◆科莱恩正式推出3D打印业务
 
在刚过去的12月里,特种化学品全球领导者科莱恩宣布推出全新3D打印业务,以满足快速变化的3D打印市场对高品质及定制3D打印线材的需求。由于科莱恩在使用颜料、添加剂和色母粒为广泛终端市场应用定制聚合物方面具备多年的专业经验,因此科莱恩3D打印新业务也将充分利用这方面的经验,提供高品质的3D打印线材及定制解决方案。
 
科莱恩 3D 打印线材
 
得益于科莱恩在材料、应用以及生产方面具有专业的知识及丰富的经验,使其能够与客户紧密合作,选择合适的聚合物、添加剂和着色剂,以满足终端使用部件所需的特殊性能。除定制材料外,科莱恩还提供全线优质常规材料,此外,科莱恩生产的3D打印材料可提供灵活可选的批量规格,能够满足客户的特定需求。
 
◆杜邦3D打印线材开始在中国区域发售
 
12月,杜邦也宣布消息称,将通过深圳光华伟业股份有限公司(eSUN易生)向中国客户发售用于3D打印的杜邦™Hytrel®热塑性弹性体和杜邦™Zytel®尼龙线材。其中Hytrel® 3D打印材料具有高柔韧性、高耐热性和耐化学腐蚀性的同时兼具高强度和持久性,供客户灵活制造所需部件,使用Hytrel®规格材料打印出的部件,其全方面机械性能均可与注塑产品相媲美。客户还能使用Zytel® 3D1000FL材料制造高强度的硬质功能性部件,采用Zytel®材料打印的部件具有超高强度及热变形温度,翘曲度和湿度敏感性低,同时表面也相当美观。
 
杜邦高性能材料事业部大中华区业务总监曾清树先生表示,杜邦最新推出的3D打印线材产品能满足中国3D打印行业快速增长的需求。杜邦3D打印产品可以让用户享受3D打印技术带来的种种便利,包括:更大的产品设计自由度、减重、缩短产品开发周期等,大幅提升功能性样件制作、部件生产、加工和定制的效率。这些可应用于汽车、电子、运动鞋材、耐用消费品等各行业领域。
 
◆汉高将建新厂继续开发3D打印专用粘合剂
 
2016年,德国汉高(Henkel)开始为3D打印应用研发专用粘合剂,由此正式与3D打印结缘。而在去年,为进一步拓展3D打印粘合剂的研发业务,这一全球知名的化工巨头再次向前迈进,宣布将斥资数百万欧元在爱尔兰的塔拉特建设一座3D打印工厂。
 
根据汉高发布的消息,该工厂会重点开发专用于SLA(光固化)、DLP(数字光处理)和CDLP等工业级聚合物3D技术的材料,此外还会同步研发用于产品后处理的材料。值得一提的是,除了光敏树脂,汉高还计划开发用于其它3D打印技术的材料,比如最常见的熔融沉积(FDM)所需的线材,以及更高级的选择性激光烧结(SLS)所需的粉末。另外,汉高还计划继续开发热熔粘合剂,这种化学品在3D打印汽车零部件、医疗设备等方面都有着很大用途。
 
结语
 
3D打印技术目前正迅速发展,由市场研究机构沃勒斯发布的报告可知:过去7年3D打印全球年平均增长率超过28%,2017年全球总销售额达60.63亿美元。展望未来,3D打印市场还将进一步扩大,技术的应用范畴也将越来越广,期待未来3D打印带来更多惊喜。