聚合物增材制造市場前景廣闊，高性能復合材料和阻燃材料將成為主力軍

導讀：如今，3D打印領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)了各種不同的技術(shù)，例如立體光刻技術(shù)、材料噴射技術(shù)、選擇性激光燒結(jié)技術(shù)等，這些技術(shù)可以被應用到汽車、航空航天以及醫(yī)療和牙科等不同的行業(yè)。然而，在大多數(shù)情況下，3D打印所使用的材料更為重要。因為，一項技術(shù)無論多么復雜，沒有適當?shù)牟牧希�都無法發(fā)揮作用。

近年來，粉末聚合物的增材制造受到越來越的制造商的重視，AM Polymers公司就是其中的一家典型代表。該公司已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)成熟的合作伙伴和生產(chǎn)商，業(yè)務范圍涉及聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚氨酯或甚至聚對苯二甲酸丁二醇酯等。

在SmarTech Anaylsis今年發(fā)表的一項關(guān)于聚合物在汽車工業(yè)中使用的研究中，再次有力地強調(diào)了增材制造材料的可能性和優(yōu)勢。值得注意的是，在未來要停產(chǎn)的內(nèi)燃機生產(chǎn)方面，預計到2030年，主要的汽車制造商將把用聚合物生產(chǎn)的零件數(shù)量從150萬個增加到約600萬個3D打印零件。這意味著，汽車行業(yè)的目標領(lǐng)域，如最終使用的零件、生產(chǎn)的配套設備，如夾具、特定的工具或裝配輔助工具，將更廣泛地使用聚合物制造。這將導致該領(lǐng)域的材料銷售額從2022年的8000萬美元增加到2030年的6億美元。然而，聚合物粉末的應用清單很長。例如，你可以發(fā)現(xiàn)它們被應用到消防員泡沫噴嘴的頂部，其中幾何形狀調(diào)整的結(jié)構(gòu)可以提高性能——通過使用聚丙烯/聚對苯二甲酸丁二醇酯。在消防領(lǐng)域的其它方面，聚對苯二甲酸丁二醇酯也可以被用來生產(chǎn)消防車的電子外殼。

△PA12再生粉末ROLASERIT® PA12-04RGR001具有與PA12原生粉末幾乎相同的機械性能和刷新率，用于可持續(xù)的零件生產(chǎn)（圖片來源：AM聚合物公司）

AM Polymers聚合物粉末的優(yōu)勢

眾所周知，在可持續(xù)發(fā)展方面，增材制造有許多優(yōu)勢。然而，材料的重要性也不能被低估。特別是在最近幾個月，AM Polymers公司的團隊在PA12的可回收性方面取得了巨大成功。得益于一種特殊的改進，它可以被重復使用，刷新率為50%，而不必添加新的粉末。當使用這種聚酰胺粉末（有黑色和白色）時，最終的3D打印部件具有出色的質(zhì)量，沒有任何重復使用材料的跡象。然而，這種方法的好處并不局限于提高可持續(xù)性，因為用戶也可以因此在成本效率方面獲得巨大的好處。例如，如果將PA12的50%的刷新率與TPU的10%的刷新率直接進行比較，那么與PA12相比，20升的尺寸可以確定43%的成本效率，72升的尺寸則高達96%。

用戶體驗的另一個優(yōu)勢與增材制造設計（DfAM）有關(guān)。無論是快速成型、模具、生產(chǎn)輔助工具，甚至是系列零件--如果你專門處理后續(xù)使用粉末基增材制造工藝的設計，那么你會發(fā)現(xiàn)，除了成本優(yōu)勢外，3D打印零件的性能也能使人受益。許多用戶可能無法直接判斷為粉末基聚合物的優(yōu)勢在于后處理。脫粉是一個不可避免的加工步驟，在這個步驟之后，由于使用了聚合物粉末，零件具有明顯的質(zhì)量。近年來，AM Polymers公司與AMT和專門從事后處理的LuxYours公司密切合作，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過蒸汽平滑處理后，3D打印部件不僅在視覺上看起來與注射成型部件無異，而且具有獨特的特性，如透明度或光澤。

△聚氨酯粉末ROLASERIT® TPU01NIR能夠生產(chǎn)出淺色的、因而可著色的柔性部件（圖片來源：AMP)

在我們大致了解3D打印粉末聚合物能夠提高企業(yè)效率之后，還值得具體研究一下材料的創(chuàng)新。除了眾所周知的注塑類聚合物材料外，阻燃類材料的重要性也不容忽視。因此，AM Polymers 專門研究了對明火具有極大抵抗力的材料。值得注意的是，這涉及名為ROLASERIT® TPU01FR 的 TPU 粉末，將于今年的Formnext展會上開始銷售。任何熟悉 TPU 粉末處理的人都知道這種材料可能會產(chǎn)生有害的煙霧，甚至材料會被激光分解。但 ROLASERIT® TPU01FR 的情況并非如此，這是一個很大的優(yōu)勢，特別是對于關(guān)注機器構(gòu)建容量的公司而言。事實上，ROLASERIT® TPU01FR 粉末不會產(chǎn)生火焰，而標準化材料則不然，這也說明使用起來更安全。此外，這種幾乎沒有任何老化效應的熱塑性聚氨酯與其他 TPU 粉末相比具有更強的流動性，而且在加工方面，AM PolymersROLASERIT® 產(chǎn)品也更容易做到這一點。

未來聚合物材料將帶來哪些優(yōu)勢？

除了TPU01FR，AMPolymers將于2023年初推出另外三款阻燃聚合物粉末（PP01FR、PBT01FR和PA11-01FR）。所有這些粉末材料不僅不含鹵素，而且符合UN-ECE R118.03，附件7和8消防安全標準。此外，明年還將根據(jù)消防安全標準UL94進行進一步測試，并進行其他測試，以便它們可以用于各個領(lǐng)域。所有這些材料均供售后市場批量使用。

△直接對比：標準塑料（左）和阻燃TPU01FR（右）

早在 2021 年初，AMPolymers 就以其 PBT 和 PA11 作為增強碳纖維變體豐富了市場。這種復合聚合物可用于傳統(tǒng)注塑成型市場，在該市場中，部件需要更高的溫度和機械強度。特別是在通過 3D 打印生產(chǎn)最終用途應用時，AM Polymers 的 PA6、PP 和 PA12 碳纖維粉末提供了高達 7300 MPa 的極高剛度，隨后極大地限制了這些材料的變形。要了解有關(guān) AMPolymers 材料的更多信息，請訪問位于 Formnext 11.1-E36 展位的材料制造商或單擊此處（https://www.am-polymers.de/）。