工程树脂制造商专注于3D打印材料

作者:本刊记者 Lilli Manolis Sherman 文章来源:PT塑料网 发布时间:2018-08-07
SABIC公司针对一系列新的3D打印工艺开发了大量基于其工程树脂的特种产品。

在过去3年里,SABIC公司(美国办事处位于休斯顿)加大力度实现使用增材制造工艺进行大规模生产。重点是优化用于增材工艺(又名“3D打印”)的材料开发,使它们能够满足那些受到严格监管的终端应用领域如航空航天、医疗等对于材料性能的要求。

SABIC公司一直致力于开发用于熔融沉积建模(FDM)和熔丝制造(FFF)、选择性激光烧结(SLS)和大幅面增材制造(LFAM)等增材工艺的材料。

新的长丝和粉末

SABIC公司作为工程树脂的供应商已经活跃了十多年,向那些为FDM型工艺生产长丝的客户提供产品和服务。该公司最著名的是作为Ultem PEI树脂供应商,向位于明尼苏达州Eden Prairie的Stratasys公司提供树脂,在其Fortus系列工业FDM打印机中使用。

2014年,SABIC公司在涉足LFAM新兴技术时开始扩大其业务范围。例如,该公司是Local Motors、橡树岭国家实验室和辛辛那提公司之间一项合作项目的赞助商,在芝加哥2014 IMTS展会上现场打印Strati电动车即是该项目的成果。

2017年5月,SABIC公司针对LFAM推出了它的Thermocomp AM复合物初始产品组合。这些材料的打印参数和机械性能是根据大面积增材制造(BAAM)机器上打印的测试样本确定的。用碳纤维或玻璃纤维增强这些新的复合物可用于模具、航空航天、汽车和国防工业中的应用。前八种Thermocomp AM复合物是基于SABIC的四种无定形树脂:ABS、PPE合金、PC和PEI,它们具有良好的抗蠕变性能。与半结晶树脂相比,冷却期间较低的收缩率和最终使用过程中较少的热膨胀,意味着这些无定形材料具有较大的尺寸稳定性。

hermocomp AM复合物被用于Livrea游艇
两种新型的Thermocomp AM复合物被用于Livrea游艇公司的一款概念船体——一种碳纤维增强PPE用于船体的外层,一种碳纤维增强PEI用于内部格子框架支撑结构

SABIC公司消息人士称,预计2018年是公司在计划用于商业发布的产品种类方面非常活跃的一年。针对LFAM,Thermocomp AM产品组合可能会有所扩展。SABIC公司目前正在评估基于半结晶树脂(如PBT、尼龙、PPS和PEEK)的新型复合物,以满足业界对具有改善的耐化学性和刚度的LFAM材料的需求。

SABIC公司还致力于通过工程树脂新的订制粉末形式来扩大其在SLS中的参与。公司消息人士指出,SLS工艺采用的几乎都是半结晶材料。但是,预计SABIC公司将推出一种独特的PC粉末,它可以生产完全无定形的部件。该公司还计划将这种独特的材料和工艺技术扩大到其他无定形树脂上。

对于FDM/FFF,SABIC将推出Lexan PC和Ultem PEI符合医疗要求的长丝以及一系列支撑材料,它们满足ISO-10993生物相容性标准。就在去年,SABIC推出了第一款基于Ultem PEI、Cycolac ABS和Lexan PC树脂的新型长丝组合,据报道,它们与SABIC的注塑级产品具有相同的组成。

采用Ultem PEI长丝3D打印灭菌托盘
FDM/FFF工艺在医疗方面的应用,需要使用符合医疗要求的长丝,它们应该满足ISO-10993生物相容性标准,例如用于这种灭菌托盘的新型Ultem PEI长丝

所有SABIC长丝的公称直径为1.79mm±0.05 mm,并且它们以1510-cc的线轴尺寸供应。具体的3个品种如下:

Ultem AM9085F,是用Ultem 9085 PEI树脂制成的一种高性能长丝。据称,它具有高耐热性和机械强度,在厚度1.5mm和3.0mm时符合UL 94V-0标准,并满足FAR 25.853和OSU 65/65要求,FST(火焰、烟雾和毒性)低。它可提供黑色和自然色产品。

Cycolac AMMG94F,是用Cycolac MG94树脂制成的一种通用ABS长丝。据报道,它提供适用于各种应用的性能平衡,并且在3.0mm时符合UL 94HB标准。它有黑色、白色和自然色产品提供。

Lexan AM1110F,是用Lexan HF1110树脂生产的一种通用PC长丝。它具有比通用ABS长丝更高的耐热性,在3.0 mm时符合UL 94V-2 标准。它有白色产品提供。

“差异化材料”和更多材料

去年,SABIC公司推出基于其Lexan EXL PEI/硅氧烷共聚物的Lexan EXL AMHI240F长丝,旨在用于Stratasys公司的Fortus FDM打印机,以及其他具有足够温度能力和开放式结构的打印机。

与标准PC相比,这种材料在室温下的缺口Izod冲击强度最高可提高4倍,在-30℃时最高可提高3倍,具体提高多少取决于打印方向。

3D打印无人机
这款3D打印概念无人机基于Lexan EXL PC/硅氧烷共聚物长丝材料,该材料拥有比标准PC高达4倍的冲击性能

Lexan EXL长丝还具有140℃的热变形温度,高于通用ABS长丝的热变形温度。它最初以黑色产品提供,白色和其他颜色正在开发之中。它在3.0 mm厚度时在平面(XY)和边缘(XZ)方向上均满足UL 94V-0的阻燃要求。

SABIC公司消息人士证实,这是计划中的第一批“差异化材料”,并且指出SABIC公司的目标是应用类似的方法对其他聚合物体系进行改性,以帮助扩大增材制造的目标应用空间。

在继续成为增材制造行业树脂供应商的同时,SABIC公司也正在围绕价值链提供可打印形式(长丝、粉末)的材料,以帮助加速增材制造用于最终用途的生产中。

SABIC公司已在美国、荷兰和沙特阿拉伯的增材制造卓越中心进行了大量投资,拥有FDM/FFF、SLS和LFAM的内部加工能力以及各种其他专业的打印机技术。在这些增材制造中心,SABIC公司可以将原材料转换成可打印的长丝和粉末形式,制定优化的打印参数设置,并对打印部件进行大量的性能测试。

例如,就LFAM而言,SABIC公司可以配制独特的复合物,评估它们在其BAAM打印机上的加工性能,并测试打印部件的性能,所有这些工作都是在几天之内完成的。这样,SABIC公司可为客户提供已被充分表征作为特定打印工艺的候选材料。

展望未来3~5年,SABIC公司希望继续关注增材制造的产业化。这将需要引入各种各样的新材料。他们还期望看到设计软件和工艺能力的持续发展,以实现可重复的生产能力。新的增材制造工艺也可能会继续被推出,以提高零部件的性能并降低生产成本。

“增材制造生态系统”也将保持高度协作性,因为跨越价值链建立联盟将会尽可能高效率地把新产品推向市场,并建立足够的生产能力以支持对生产部件日益增长的需求。SABIC公司还把增材制造与复合材料的交叉看作是在不久的将来会得到更多关注的一个领域。

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