特種工程塑料是指綜合性能較高,長(zhǎng)期使用溫度在150°C以上的一類工程塑料,主要包括聚苯硫醚(PPS)、聚酰亞胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)等。由于特種工程塑料熔點(diǎn)高,粘度大,一般加工溫度都在300°C以上,有的甚至達(dá)到400°C,而普通的3D打印溫度都是在300°C以下,難以滿足高溫連續(xù)擠出的條件。所以,特種工程塑料零部件制品很少用3D打印成型,更多的是通過(guò)注塑和機(jī)加工的方式來(lái)獲得。但是注塑設(shè)備和模具費(fèi)用大,機(jī)加工切削廢料多,這就造成了不必要的浪費(fèi)。
在傳統(tǒng)的PEEK成型加工過(guò)程中注塑工藝和熱成型對(duì)制品性能影響很大,因而要注意相態(tài)轉(zhuǎn)變和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系,關(guān)于這一點(diǎn)很多學(xué)者已經(jīng)專門討論過(guò)。通過(guò)調(diào)整熔體溫度、噴嘴溫度、模具溫度等來(lái)控制制品的結(jié)晶速度和結(jié)晶度,加上后處理的熱處理工藝,都可以有效提高制品的綜合性能。還有一些改性過(guò)的增強(qiáng)型PEEK村料配比,有助于提高制品的力學(xué)性能。由于PEEK材料成型的特殊性,普通的3D打印機(jī)不能滿足高溫和熱處理的條件,即便能夠提高溫度打印制品,制品質(zhì)量水平也較低。因此,有必要針對(duì)性的開(kāi)展高溫3D打印機(jī)和高適應(yīng)性耗材的開(kāi)發(fā),以適應(yīng)更加苛刻的材料打印條件,真正實(shí)現(xiàn)特種工程塑料的按需化3D打印。
3D打印設(shè)備發(fā)展至今,已經(jīng)有20多年的歷史。最早的3D打印機(jī)出現(xiàn)在上世紀(jì)80年代初,起初是Hideo Kodama開(kāi)發(fā)的光固化機(jī)型,到1988年發(fā)展到熔融沉積機(jī)型,隨后Stratasys公司于1992年推出商用級(jí)的打印機(jī)。新的打印設(shè)備伴隨著新的成型技術(shù)而不斷涌現(xiàn),打印功能愈加強(qiáng)大。常用的打印機(jī)主要是以打印低熔點(diǎn)塑料為主,包括PLA、ABS等樹(shù)脂,還有液態(tài)型光固化樹(shù)脂,由于起步較早,這些材料已經(jīng)得到成熟的應(yīng)用,并且在各類打印機(jī)上打印效果明顯,打印精度和性能甚至可以媲美注塑部件。
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