研究員開發出彌補FDM 3D打印零件層間粘合性不足的新技術
 在過去的10年中，FDM 3D打印已經取得了飛躍的進步，但是以這種方式打印的塑料零件仍然存在機械弱點，基于此，研究人員正在努力解決這一問題。

 

 

研究員開發出彌補FDM 3D打印零件層間粘合性不足的新技術

得克薩斯州A＆M大學和工業3D打印技術提供商Essentium的研究人員已經開發出可以更有效地焊接相鄰3D打印層的技術，以提高最終產品的可靠性。（圖片來源：Essentium）

 

 

據了解，德州農工大學的科學家認為他們已經找到解決這個問題的方法，造成3D打印零件機械性差的原因在于結構本身各個打印層之間的粘合不完美所致。

 

而今，研究人員與Essentium Inc.公司的科學家合作，將納米技術整合到標準塑料3D打印中，從而可以更牢固地將這些層粘合在一起。

 

據悉，由大學化學工程系副教授Micah Green領導的研究團隊將等離子體技術和碳納米管技術整合到3D打印過程中，從而更有效地焊接相鄰的打印層，從而提高最終產品的整體機械穩定性。

 

Green在新聞聲明中說：“尋找一種方法來補救打印層之間的粘合不足是3D打印領域的一項持續追求。我們現在已經開發出可以在3D打印零件時增強這些層之間的焊接的技術。”

 

加強紐帶

 

Green的團隊與曾在德克薩斯州A＆M材料科學與工程學院學習的C.Brandon Sweeney合作，他現在是實驗室的研發負責人也是Essentium的聯合創始人，Essentium公司致力于開發工業級3D打印技術。

 

據悉，FDM 3D打印通常稱為擠出打印或熔融沉積建模，其工作原理是將熔融塑料從噴嘴中擠出，逐層進行打印。它們在冷卻過程中融合在一起，形成最終零件。

 

研究人員在測試中發現，用這種方法開發的零件比注塑成型的零件機械性差，在注塑成型過程中，熔化的塑料一旦冷卻，便會形成模具的形狀，然后將熔化的塑料倒入其中。為了增強FDM 3D打印零件各層的粘合力，科學家需要使用額外的加熱。但是，這種方法也存在缺點。

 

Green解釋說：“如果將東西放在烤箱中，它將加熱所有東西，因此3D打印的零件可能會翹曲和融化，失去其形狀。我們真正需要的是一種僅加熱打印層之間的界面而不加熱整個零件的方法。”

 

為此，研究人員用碳納米管涂覆打印零件每一層的表面，碳納米管是一種多功能材料，由碳顆粒組成，該碳顆粒會響應電流而發熱。

 

微波效應

 

研究團隊的創新方法的靈感來源于微波爐如何加熱食物。他們可以使用電流加熱碳納米管涂層，從而將打印層粘合在一起。

 

但是，這一想法面臨的一個挑戰是，電流必須彌合打印頭和3D部件之間存在的微小空間間隙。這樣做會直接接觸打印部件的金屬電極，這種方法很可能會造成意外損壞。

 

Green的團隊與德克薩斯A＆M機械工程系的副教授David Staack合作，尋求機械工程師的幫助。

 

研究人員說：“Staack的團隊提出了產生一束帶電的空氣粒子或等離子體的想法，該粒子可以將電荷傳輸到打印零件的表面。以這種方式，電流可以流經打印部分，從而加熱納米管并將各層更有效地粘合在一起。”

 

為了測試他們的技術，研究人員在傳統的3D打印機中添加了碳納米管以及基于等離子體的傳輸技術。他們發現使用新技術進行3D打印的部件的強度與注塑成型部件相當，從而實現了塑料3D打印的長期目標。

 

Green說：“借助我們的技術，用戶現在可以打印定制的零件，例如量身定制的假肢，并且這種經過熱處理的零件將比以前堅固得多。”