99%的零件密度！？BOND3D的無(wú)空隙PEEK 3D打印技術(shù)是什么

導(dǎo)讀：在Formnext 2021上，荷蘭3D打印初創(chuàng)公司Bond3D向全世界展示了一種無(wú)空隙3D打印技術(shù)。

據(jù)悉，Bond3D成立于2014年，自稱(chēng)是業(yè)內(nèi)第一家能夠使用高性能聚合物（如 PEEK）3D打印功能性最終用途部件而不會(huì)失去材料固有特性的公司。

△使用Bond3D技術(shù)制成的3D打印PEEK樣品。照片來(lái)自Bond3D。

與傳統(tǒng)的FFF不同，Bond3D的專(zhuān)利技術(shù)是一種壓力控制的擠出工藝。據(jù)報(bào)道，打印的最終部件密度超過(guò)99%。并且，由此產(chǎn)生的各向同性部件保留了其基礎(chǔ)材料的整體特性，很像通過(guò)注塑成型生產(chǎn)的部件。

3D打印PEEK的挑戰(zhàn)

PEEK是PAEK（聚芳醚酮）高性能聚合物系列中最著名的熱塑性塑料之一。將高強(qiáng)度和生物相容性與耐化學(xué)性和出色的熱穩(wěn)定性相結(jié)合，這種萬(wàn)能材料幾乎可應(yīng)用于所有關(guān)鍵行業(yè)。

△傳統(tǒng)FFF（左）與Bond 3D技術(shù)（右）3D打印部件的微觀(guān)結(jié)構(gòu)。圖片來(lái)自Bond3D。

然而，PEEK在保持其機(jī)械性能的同時(shí)難以3D打印。由于傳統(tǒng)打印噴嘴的圓形形狀，擠出的相鄰PEEK層之間的接觸面積往往有限。這會(huì)導(dǎo)致零件內(nèi)形成空隙，這意味著3D打印的PEEK組件的密度始終低于它的散裝材料對(duì)應(yīng)物。根據(jù)Bond3D的說(shuō)法，傳統(tǒng)的PEEK 3D打印機(jī)通常只能達(dá)到85%左右的零件密度，導(dǎo)致z方向的強(qiáng)度降低。

Bond3D無(wú)空隙3D打印

Bond3D聲稱(chēng)可以解決這個(gè)問(wèn)題，但它是如何工作的呢？本質(zhì)上，壓力控制的打印過(guò)程旨在擠壓材料，直到填充之前打印線(xiàn)之間的所有空隙。Bond3D的系統(tǒng)可確保材料持續(xù)流動(dòng)，直到噴嘴正下方熔池中的壓力超過(guò)某個(gè)閾值，這是由施加在噴嘴本身的向上力產(chǎn)生的。一旦越過(guò)閾值，前面的層就已經(jīng)完全粘合在一起，不需要再擠出更多的材料。

這種壓力反饋系統(tǒng)最初使用通過(guò)檢查驅(qū)動(dòng)擠出機(jī)所需的電機(jī)電流來(lái)確定，但Bond3D團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)這不精確。公司最終轉(zhuǎn)而采用靈敏力傳感器方案，打印頭通過(guò)基于彎曲、無(wú)摩擦和無(wú)滯后的組件安裝在機(jī)架上。該公司表示，它能夠制造“幾乎沒(méi)有”微觀(guān)結(jié)構(gòu)空隙的部件，部件密度超過(guò)99%。

△截至今年，Bond3D已開(kāi)發(fā)出第一套可用于生產(chǎn)的3D打印機(jī)。照片來(lái)自Bond3D。

根據(jù)打印試樣的內(nèi)部數(shù)據(jù)，1.4毫米的壁厚測(cè)得的屈服強(qiáng)度為99兆帕，氣體耐壓范圍為115巴。除了增強(qiáng)打印PEEK部件的機(jī)械強(qiáng)度之外，材料的流體輸送特性也有重大影響，這對(duì)于任何類(lèi)型的管道或歧管組件都至關(guān)重要。

早在2019年，Bond3D就從總部位于英國(guó)的聚合物開(kāi)發(fā)商Victrex那里獲得了數(shù)百萬(wàn)歐元的投資，在2021年開(kāi)發(fā)了八套生產(chǎn)系統(tǒng)后，現(xiàn)在準(zhǔn)備將其技術(shù)推向市場(chǎng)。公司稱(chēng)，潛在用例列表涵蓋了從航空航天和汽車(chē)到醫(yī)療植入物和電子產(chǎn)品的所有關(guān)鍵應(yīng)用。

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參考閱讀：

1. BOND3D ACHIEVES 99% PART DENSITIES WITH VOID-FREE PEEK 3DPRINTING TECHNOLOGY
2. Pressure tight parts for semiconductor production