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        航空級3D打印材料

        一種比PEEK更容易打印且不易堵塞噴嘴的3D打印材料PEI9085

        發布日期:2024-01-15 作者:大連義邦科技 瀏覽數:294
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        航空航天行業一直站在增材制造技術的前沿,不斷推動其發展至新的高度。這一技術已經突破了3D打印在飛機最終部件制造上的局限性,如支架、管道、噴嘴、渦輪葉片以及發動機組件,從而實現飛機的輕量化和燃油效率的提升。此外,增材制造在制造夾具和工具原型方面也逐漸成為首選方法。它能夠高效地按需打印出復雜的零件,大大減少了初期的設置和調整工作。




        大連義邦的Polybarb Filament PEI9085是一種航空級別聚醚酰亞胺3D打印線材,適用于航空航天領域,易于打印。

         

        它采用ULTEM? PEI9085作為基材,添加了特殊的增強材料——氮化硼納米管(Boron Nitride NanoBarb),并通過擠出工藝制成絲材。相較于短切碳纖維填充的PEI,它具有更出色的打印機械性能,適用于生產對強度要求更高的零件。



        △大連義邦BN NanobarbTM氮化硼納米管與BNNTs一維結構不同,具有特殊的三維結構,具有增強交聯作用

         

        值得重點介紹的是大連義邦的氮化硼納米管(Boron Nitride NanobBarb,簡稱BNNB)。這種材料是六方氮化硼結晶體成核于納米管外表面的氮化硼納米管。氮化硼納米管作為基材的增強體,而不規則的六方氮化硼結晶體則增強了納米管與基材之間的交聯。



        △氮化硼納米管的一些性能參數

         

        氮化硼納米管增強PEI9085與PEEK的比較:

         

        由大連義邦引入的氮化硼納米管增強的PEI9085在強度上達到了可以與PEEK匹敵的前提下,又因其自身的某些性能,在3D打印方面更具優勢。

         

        首先,在打印精確度方面,PEEK在3D打印中充滿挑戰。由于絲材從噴嘴擠出時依靠的是后方未融化材料向前的推力,隨著打印時間的增長,若喉管后端的溫度達到材料玻璃化溫度以上,絲材軟化,向前的推力變小,吐絲量減小,絲材擠出寬度變窄,降低零件精度。PEEK作為半晶態聚合物,其玻璃轉化溫度為143攝氏度,而PEI9085為非晶態,其玻璃轉化溫度為215攝氏度,因此更不容易軟化,提高了打印精度。

         

        其次,從打印噴頭的角度來看,PEEK-CF(碳纖維增強的PEEK)在打印時,由于PEEK的打印噴嘴溫度高達420攝氏度,已經超過了碳纖維的碳化溫度300攝氏度以上,造成碳化堵塞噴嘴,增加了噴頭磨損。而由氮化硼納米管增強的PEI9085,其增強體氮化硼納米管的耐高溫可達900攝氏度,打印PEI9085的噴嘴溫度僅為350-380攝氏度,因此不易堵塞噴嘴,更易于打印。




        最后,雖然PEI9085和PEEK均為高性能工程塑料,但它們在后處理方面存在一些差異。PEEK具有更高的耐熱性和優越的機械性能,但后處理更為復雜,需要更多工藝步驟以獲得理想的表面質量。相比之下,PEI9085在后處理方面相對較容易加工,它對后處理步驟的需要更少,

        適用于對高溫穩定性和機械性能要求稍低的應用。

         

        此外,在航空認證方面,PEEK和PEI9085的3D打印絲材都符合UL 94-V0等級,在10秒內自行熄滅。ULTEM PEI材料因其低煙霧、低毒性以及固有的阻燃性而獲得了航空FST認證,而PEEK則缺乏充足的航空認證。



        △氮化硼納米管增強PEI 9085 3D打印長絲材料

         

        氮化硼納米管增強PEI 9085 3D打印絲材具有以下優勢:

         

        ●提升PEI9085拉伸強度30%-50%

        ●拉伸強度可與PEEK材料匹敵甚至更高

        ●提升抗沖擊強度20-25%

        ●提高材料熱變形溫度

        ●增強高溫穩定性和持久性

        ●比PEEK打印成功率高

        ●打印成功率高達95%

        ●廣泛適用于FDM/FFF打印機型

         

        綜上所述,由大連義邦引入的氮化硼納米管增強的PEI9085相較于PEEK在3D打印中表現出更高的強度,更優越的打印精度,以及更低的噴頭磨損,使其成為一種更為可靠的材料選擇。



        △氮化硼納米管增強PEI 9085 3D打印長絲材料已應用于多鐘類型國防項目

         

        關于生產氮化硼納米管增強PEI9085材料的公司BNNano

         

        該公司由Steve Wilcenski博士和Jason Taylor博士于2016年創立。他們采用無催化劑、專利技術進行生產。與傳統氮化硼納米管不同的是,在納米管的外表形成了不規則的六方氮化硼結晶體。這種結構最顯著的優勢是在與基體材料混合時,優化氮化硼納米管顆粒與基體材料之間的交聯,從而增強復合材料的機械性能。

         

        BNNano已為美國軍方的部分支機構、NASA、全球政府實驗室等提供材料合作,2021年還與美國海軍研究(NPS) 簽訂了合作研發協議 (CRADA)。協議中共有多位材料專家計劃將BNNano用于自己的最近研發中,其中Luhrs博士擁有20多年在學術和工業環境中開發納米結構材料的經驗,她的團隊有針對性的研究定制材料的特性,從而使納米材料具有廣泛的應用(即催化劑、電池、超級電容器、抗沖擊、結構部件、微電子、高溫系統和與傳導有關的航空航天復合結構),計劃使用NanoBarbs? 提高航空航天工業使用的輕質碳纖維復合材料以及相變材料的導熱性。

         

        我們的團隊愿以開放和協作的方式尋求合作,歡迎有意愿了解和測試增強PEI 9085 3D打印長絲和氮化硼納米管的業界專家咨詢洽談,聯系電話:13130080576。

         

         



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