Die Anwendung von PEEK-Materialien im 3D-Druck
2021-05-28
Technische Kunststoffe haben aufgrund ihrer guten Festigkeit, Wetterbeständigkeit und thermischen Stabilität ein breites Anwendungsspektrum, insbesondere für die Herstellung von Industrieprodukten. Daher sind technische Kunststoffe die am häufigsten verwendeten geworden3D-Druckmaterialien, insbesondere Acrylnitril-Butadien. - Styrol-Copolymer (ABS), Polyamid (PA), Polycarbonat (PC), Polyphenylsulfon (PPSF), Polyetheretherketon (PEEK) usw. werden am häufigsten verwendet.
Anders als beim traditionellen Spritzgießen stellt die 3D-Drucktechnologie höhere Anforderungen an die Leistungsfähigkeit und Anwendbarkeit von Kunststoffmaterialien. Die grundlegendste Anforderung ist die Fließfähigkeit nach dem Schmelzen, Verflüssigen oder Pulverisieren. Nach dem 3D-Druck wird es verfestigt, polymerisiert. Nach dem Aushärten hat es eine gute Festigkeit und besondere Funktionalität.
Gegenwärtig können fast alle Allzweckkunststoffe für den 3D-Druck verwendet werden, aber aufgrund der Unterschiede in den Eigenschaften der einzelnen Kunststoffe werden der 3D-Druckprozess und die Produktleistung beeinträchtigt.
Derzeit sind die Hauptfaktoren für die Anwendung von Kunststoffmaterialien im 3D-Druck: hohe Drucktemperatur, schlechte Materialfließfähigkeit, was zu flüchtigen Komponenten in der Arbeitsumgebung führt, leichte Verstopfung der Druckdüse, die die Produktpräzision beeinträchtigt; gewöhnliche Kunststoffe haben eine geringe Festigkeit und einen zu engen Anpassungsbereich. Der Kunststoff muss verstärkt werden; die Kühlgleichmäßigkeit ist schlecht, die Formgebung ist langsam und es kann leicht zu Schrumpfung und Verformung des Produkts kommen; das Fehlen funktionaler und intelligenter Anwendungen.
Der Schlüssel zur 3D-Druckindustrie sind Materialien. Als ausgereiftestes Material für den 3D-Druck haben Kunststoffe immer noch viele Probleme: Beeinflusst durch die Festigkeit von Kunststoffen haben Kunststoffe begrenzte Anwendungsgebiete und die physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Endprodukts sind schlecht; Hochtemperaturverarbeitung und niedrige Temperatur sind erforderlich. Schlechte Fließfähigkeit, langsame Aushärtung, leichte Verformung, geringe Präzision; fehlender Ausbau von Kunststoffen im Bereich neuer Werkstoffe.
Aus diesem Grund hat die Entwicklung der 3D-Druck-Kunststoffmodifikationstechnologie derzeit hauptsächlich die folgenden vier Richtungen.
1. Änderung der Fließfähigkeit
Um die Fließmodifizierung von Kunststoffen zu realisieren, kann auf die Modifizierung mit Schmierstoffen verwiesen werden. Die Verwendung von zu viel Schmiermittel erhöht jedoch den Gehalt an flüchtigen Bestandteilen und schwächt die Steifigkeit und Festigkeit des Produkts. Daher durch Zugabe von kugelförmigem Bariumsulfat mit hoher Steifigkeit und hoher Fließfähigkeit, Glasperlen und anderen anorganischen Materialien, um den Mangel der schlechten Fließfähigkeit von Kunststoffen auszugleichen. Bei Pulverkunststoffen kann die Pulveroberfläche mit anorganischem Flockenpulver wie Talkumpulver und Glimmerpulver beschichtet werden, um die Fließfähigkeit zu erhöhen. Darüber hinaus können Mikrosphären direkt während der Kunststoffsynthese gebildet werden, um die Fließfähigkeit zu gewährleisten.
2. Verbesserte Modifikation
Durch die Verbesserung der Modifikation können die Steifigkeit und Festigkeit des Kunststoffs verbessert werden. Glasfaser-, Metallfaser- und holzfaserverstärktes ABS machen beispielsweise Verbundmaterialien für 3D-Fused-Deposition-Verfahren geeignet; pulverförmige Kunststoffe werden normalerweise lasergesintert und können durch die Kombination einer Vielzahl von Materialien verstärkt und modifiziert werden, einschließlich Nylonpulver mit Glasfaser und Kohlefaser-Nylonpulver, Nylon- und Polyetherketonmischung usw.
3. Schnelle Erstarrung
Die Erstarrungszeit von Kunststoffen hängt eng mit der Kristallinität zusammen. Um die schnelle Erstarrung und Bildung von Kunststoffen nach der 3D-Schmelzabscheidung zu beschleunigen, können geeignete Nukleierungsmittel verwendet werden, um die Formgebung und Erstarrung des Kunststoffs zu beschleunigen, und auch Metalle mit unterschiedlichen Wärmekapazitäten können zur Beschleunigung in den Kunststoff eincompoundiert werden die Verfestigung.
4. Funktionalisierung
Durch funktionale Modifikation kann das Anwendungsspektrum von Kunststoffen im Bereich der 3D-Druckfertigung erweitert werden.
Anders als beim traditionellen Spritzgießen stellt die 3D-Drucktechnologie höhere Anforderungen an die Leistungsfähigkeit und Anwendbarkeit von Kunststoffmaterialien. Die grundlegendste Anforderung ist die Fließfähigkeit nach dem Schmelzen, Verflüssigen oder Pulverisieren. Nach dem 3D-Druck wird es verfestigt, polymerisiert. Nach dem Aushärten hat es eine gute Festigkeit und besondere Funktionalität.
Gegenwärtig können fast alle Allzweckkunststoffe für den 3D-Druck verwendet werden, aber aufgrund der Unterschiede in den Eigenschaften der einzelnen Kunststoffe werden der 3D-Druckprozess und die Produktleistung beeinträchtigt.
Derzeit sind die Hauptfaktoren für die Anwendung von Kunststoffmaterialien im 3D-Druck: hohe Drucktemperatur, schlechte Materialfließfähigkeit, was zu flüchtigen Komponenten in der Arbeitsumgebung führt, leichte Verstopfung der Druckdüse, die die Produktpräzision beeinträchtigt; gewöhnliche Kunststoffe haben eine geringe Festigkeit und einen zu engen Anpassungsbereich. Der Kunststoff muss verstärkt werden; die Kühlgleichmäßigkeit ist schlecht, die Formgebung ist langsam und es kann leicht zu Schrumpfung und Verformung des Produkts kommen; das Fehlen funktionaler und intelligenter Anwendungen.
Der Schlüssel zur 3D-Druckindustrie sind Materialien. Als ausgereiftestes Material für den 3D-Druck haben Kunststoffe immer noch viele Probleme: Beeinflusst durch die Festigkeit von Kunststoffen haben Kunststoffe begrenzte Anwendungsgebiete und die physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Endprodukts sind schlecht; Hochtemperaturverarbeitung und niedrige Temperatur sind erforderlich. Schlechte Fließfähigkeit, langsame Aushärtung, leichte Verformung, geringe Präzision; fehlender Ausbau von Kunststoffen im Bereich neuer Werkstoffe.
Aus diesem Grund hat die Entwicklung der 3D-Druck-Kunststoffmodifikationstechnologie derzeit hauptsächlich die folgenden vier Richtungen.
1. Änderung der Fließfähigkeit
Um die Fließmodifizierung von Kunststoffen zu realisieren, kann auf die Modifizierung mit Schmierstoffen verwiesen werden. Die Verwendung von zu viel Schmiermittel erhöht jedoch den Gehalt an flüchtigen Bestandteilen und schwächt die Steifigkeit und Festigkeit des Produkts. Daher durch Zugabe von kugelförmigem Bariumsulfat mit hoher Steifigkeit und hoher Fließfähigkeit, Glasperlen und anderen anorganischen Materialien, um den Mangel der schlechten Fließfähigkeit von Kunststoffen auszugleichen. Bei Pulverkunststoffen kann die Pulveroberfläche mit anorganischem Flockenpulver wie Talkumpulver und Glimmerpulver beschichtet werden, um die Fließfähigkeit zu erhöhen. Darüber hinaus können Mikrosphären direkt während der Kunststoffsynthese gebildet werden, um die Fließfähigkeit zu gewährleisten.
2. Verbesserte Modifikation
Durch die Verbesserung der Modifikation können die Steifigkeit und Festigkeit des Kunststoffs verbessert werden. Glasfaser-, Metallfaser- und holzfaserverstärktes ABS machen beispielsweise Verbundmaterialien für 3D-Fused-Deposition-Verfahren geeignet; pulverförmige Kunststoffe werden normalerweise lasergesintert und können durch die Kombination einer Vielzahl von Materialien verstärkt und modifiziert werden, einschließlich Nylonpulver mit Glasfaser und Kohlefaser-Nylonpulver, Nylon- und Polyetherketonmischung usw.
3. Schnelle Erstarrung
Die Erstarrungszeit von Kunststoffen hängt eng mit der Kristallinität zusammen. Um die schnelle Erstarrung und Bildung von Kunststoffen nach der 3D-Schmelzabscheidung zu beschleunigen, können geeignete Nukleierungsmittel verwendet werden, um die Formgebung und Erstarrung des Kunststoffs zu beschleunigen, und auch Metalle mit unterschiedlichen Wärmekapazitäten können zur Beschleunigung in den Kunststoff eincompoundiert werden die Verfestigung.
4. Funktionalisierung
Durch funktionale Modifikation kann das Anwendungsspektrum von Kunststoffen im Bereich der 3D-Druckfertigung erweitert werden.
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