用于超高真空環(huán)境的PEEK和鋁3D打印部件

增材制造技術(shù)在真空環(huán)境中的應(yīng)用會因?yàn)椴牧系亩嗫仔院椭圃旒夹g(shù)中使用的3D打印而受到限制。在一篇題為“高壓和特高壓部件和容器的AM技術(shù)的使用”的論文中，一組在Diamond Light Source工作的研究人員在超高真空（UHV）環(huán)境中測試了通過FDM進(jìn)行3D打印的PEEK部件和通過DMLS 3D打印的金屬部件。

研究人員測試了19個(gè)PEEK樣品，其構(gòu)建密度為100％，每個(gè)樣品的表面積為1.42平方厘米。

研究人員表示：“對直接從供應(yīng)商處交付的未凈化樣品進(jìn)行測試，脫氣率達(dá)到1.33 x 10-6 mbar l s-1 cm-2�！痹诋惐�醇（IPA）中進(jìn)行超聲波清洗使排氣量增加到1.7 x 10-6 mbar l s-1 cm-2。在150°C下烘烤12小時(shí)后，出氣率顯著提高到3.98 x 10-11 mbar l s-1 cm-2，符合我們在超高壓下使用的規(guī)格�！�

研究人員稱，與機(jī)械加工的PEEK組件相比，這一結(jié)果更有利于延長烘烤時(shí)間，以提高出氣率。他們還從同一渠道訂購了七個(gè)組件，其中五個(gè)接受了外觀和尺寸檢查。發(fā)現(xiàn)了一些問題，包括表面光潔度差、不可預(yù)測的變形和不可預(yù)測的組件收縮。

研究人員繼續(xù)說：“使用CMM對組件進(jìn)行了詳細(xì)的檢查報(bào)告。盡管許多特征尺寸都在公差范圍內(nèi)，但組件B、C和D在極端情況下變形和彎曲達(dá)1毫米。E組件無翹曲跡象，大部分尺寸在±0.1毫米范圍內(nèi)。A組件沒有翹曲跡象，但內(nèi)徑小于1毫米，外法蘭直徑大于0.5 毫米�！�

PEEK 組件

然后，他們使用DMLS測試了由金屬制成的容器。第一個(gè)原型有幾個(gè)構(gòu)建錯(cuò)誤和問題，然后在更高版本中進(jìn)行了更正。一旦最終的原型出現(xiàn)，研究人員就會在真空環(huán)境中對其進(jìn)行測試。

研究人員說：“原型容器經(jīng)過改造、粘合和焊接后，達(dá)到了10-5毫巴的真空壓力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了10毫巴的初始規(guī)格，現(xiàn)在超過了10-4毫巴容器的新規(guī)格。該容器僅用酒精作為泵擦拭干凈，并且涂漆表面無法烘烤。生產(chǎn)容器于2018年5月安裝在VMXM終端上，準(zhǔn)備進(jìn)行第一次試驗(yàn)。目前還沒有發(fā)現(xiàn)任何問題，且真空度已達(dá)到10-6毫巴。”

總的來說，研究人員得出的結(jié)論是，雖然3D打印已經(jīng)走過了很長的路，“但它并不總是理想的解決方案�！睂τ谠S多應(yīng)用來說，Peek組件的質(zhì)量并沒有“達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)”。然而，這一過程是便宜的，并且可以快速周轉(zhuǎn)。3D打印組件與真空兼容，并在清洗過程中幸存下來�？梢陨�成復(fù)雜的幾何形狀，但最終結(jié)果是不可預(yù)測的。研究人員稱，3D打印的PEEK組件還沒有準(zhǔn)備好作為機(jī)械加工的PEEK組件的替代品，但可以在不考慮幾何結(jié)構(gòu)的情況下作為快速替代品使用。

“另一方面，DMLS比適用于HV的傳統(tǒng)方法更快、更便宜，且生產(chǎn)一種非常復(fù)雜的鋁真空容器。”他們補(bǔ)充說，“將材料改為不銹鋼或?qū)γ芊饷孢M(jìn)行涂覆將允許使用金屬密封，并且容器能夠用于10-10 毫巴的超高壓應(yīng)用。”

來源：增材之光
本文作者包括A.Stallwood、G.Duller和D.Butler。