研究員開發(fā)出彌補(bǔ)FDM 3D打印零件層間粘合性不足的新技術(shù)
 在過去的10年中，F(xiàn)DM 3D打印已經(jīng)取得了飛躍的進(jìn)步，但是以這種方式打印的塑料零件仍然存在機(jī)械弱點(diǎn)，基于此，研究人員正在努力解決這一問題。

 

 

研究員開發(fā)出彌補(bǔ)FDM 3D打印零件層間粘合性不足的新技術(shù)

得克薩斯州A＆M大學(xué)和工業(yè)3D打印技術(shù)提供商Essentium的研究人員已經(jīng)開發(fā)出可以更有效地焊接相鄰3D打印層的技術(shù)，以提高最終產(chǎn)品的可靠性。（圖片來源：Essentium）

 

 

據(jù)了解，德州農(nóng)工大學(xué)的科學(xué)家認(rèn)為他們已經(jīng)找到解決這個(gè)問題的方法，造成3D打印零件機(jī)械性差的原因在于結(jié)構(gòu)本身各個(gè)打印層之間的粘合不完美所致。

 

而今，研究人員與Essentium Inc.公司的科學(xué)家合作，將納米技術(shù)整合到標(biāo)準(zhǔn)塑料3D打印中，從而可以更牢固地將這些層粘合在一起。

 

據(jù)悉，由大學(xué)化學(xué)工程系副教授Micah Green領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)將等離子體技術(shù)和碳納米管技術(shù)整合到3D打印過程中，從而更有效地焊接相鄰的打印層，從而提高最終產(chǎn)品的整體機(jī)械穩(wěn)定性。

 

Green在新聞聲明中說：“尋找一種方法來補(bǔ)救打印層之間的粘合不足是3D打印領(lǐng)域的一項(xiàng)持續(xù)追求。我們現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出可以在3D打印零件時(shí)增強(qiáng)這些層之間的焊接的技術(shù)。”

 

加強(qiáng)紐帶

 

Green的團(tuán)隊(duì)與曾在德克薩斯州A＆M材料科學(xué)與工程學(xué)院學(xué)習(xí)的C.Brandon Sweeney合作，他現(xiàn)在是實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)負(fù)責(zé)人也是Essentium的聯(lián)合創(chuàng)始人，Essentium公司致力于開發(fā)工業(yè)級3D打印技術(shù)。

 

據(jù)悉，F(xiàn)DM 3D打印通常稱為擠出打印或熔融沉積建模，其工作原理是將熔融塑料從噴嘴中擠出，逐層進(jìn)行打印。它們在冷卻過程中融合在一起，形成最終零件。

 

研究人員在測試中發(fā)現(xiàn)，用這種方法開發(fā)的零件比注塑成型的零件機(jī)械性差，在注塑成型過程中，熔化的塑料一旦冷卻，便會形成模具的形狀，然后將熔化的塑料倒入其中。為了增強(qiáng)FDM 3D打印零件各層的粘合力，科學(xué)家需要使用額外的加熱。但是，這種方法也存在缺點(diǎn)。

 

Green解釋說：“如果將東西放在烤箱中，它將加熱所有東西，因此3D打印的零件可能會翹曲和融化，失去其形狀。我們真正需要的是一種僅加熱打印層之間的界面而不加熱整個(gè)零件的方法。”

 

為此，研究人員用碳納米管涂覆打印零件每一層的表面，碳納米管是一種多功能材料，由碳顆粒組成，該碳顆粒會響應(yīng)電流而發(fā)熱。

 

微波效應(yīng)

 

研究團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新方法的靈感來源于微波爐如何加熱食物。他們可以使用電流加熱碳納米管涂層，從而將打印層粘合在一起。

 

但是，這一想法面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是，電流必須彌合打印頭和3D部件之間存在的微小空間間隙。這樣做會直接接觸打印部件的金屬電極，這種方法很可能會造成意外損壞。

 

Green的團(tuán)隊(duì)與德克薩斯A＆M機(jī)械工程系的副教授David Staack合作，尋求機(jī)械工程師的幫助。

 

研究人員說：“Staack的團(tuán)隊(duì)提出了產(chǎn)生一束帶電的空氣粒子或等離子體的想法，該粒子可以將電荷傳輸?shù)酱蛴×慵谋砻?。以這種方式，電流可以流經(jīng)打印部分，從而加熱納米管并將各層更有效地粘合在一起。”

 

為了測試他們的技術(shù)，研究人員在傳統(tǒng)的3D打印機(jī)中添加了碳納米管以及基于等離子體的傳輸技術(shù)。他們發(fā)現(xiàn)使用新技術(shù)進(jìn)行3D打印的部件的強(qiáng)度與注塑成型部件相當(dāng)，從而實(shí)現(xiàn)了塑料3D打印的長期目標(biāo)。

 

Green說：“借助我們的技術(shù)，用戶現(xiàn)在可以打印定制的零件，例如量身定制的假肢，并且這種經(jīng)過熱處理的零件將比以前堅(jiān)固得多。”