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FRITSCH研磨——3D打印的材料預(yù)處理助手

FRITSCH研磨——3D打印的材料預(yù)處理助手
德國(guó)飛馳  2024-03-27  |  閱讀:1315

3D 打 印

在3D打印技術(shù)出現(xiàn)以前,我們所熟知的制造工藝多遵循“從大到小”的原則,即通過(guò)從原材料上去除多余的材料從而獲得零部件,例如操作機(jī)床對(duì)材料進(jìn)行車削、銑削等。


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3D打?。丛霾闹圃欤湓砼c上述方法相反,通過(guò)將三維數(shù)字模型切割為薄片,然后逐層打印,通過(guò)疊加最終形成一個(gè)完整的實(shí)體。該制造過(guò)程沒(méi)有其他中間環(huán)節(jié),流程更加簡(jiǎn)潔、設(shè)計(jì)更具靈活性,并且能夠減少對(duì)材料的浪費(fèi)。目前,該項(xiàng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療保健、航空航天、汽車制造與教育等多個(gè)領(lǐng)域。


3D打印與材料預(yù)處理

對(duì)于3D打印,合適的材料是關(guān)鍵要素之一。在打印過(guò)程中,材料需要經(jīng)過(guò)加熱達(dá)到熔點(diǎn),并通過(guò)打印機(jī)噴嘴噴射出來(lái),從而逐層完成實(shí)物的疊加成型。


材料的初始粒徑是至關(guān)重要的參數(shù)。反應(yīng)物的初始粒徑越小,用于熔化材料以及后續(xù)打印所需的能量越少,因此,在實(shí)際打印開(kāi)始前,使用粒徑盡可能小的材料作為原料,在提高3D打印的效率、減小能量損耗方面具備明顯優(yōu)勢(shì),這也能說(shuō)明,材料預(yù)處理對(duì)于3D打印的必要性。


FRITSCH研磨在3D打印中的應(yīng)用

1、納米級(jí)研磨與新材料開(kāi)發(fā)

  • 納米級(jí)研磨

在3D打印領(lǐng)域,F(xiàn)RITSCH的行星式球磨機(jī)是將材料加工至納米級(jí)的理想設(shè)備。


以國(guó)際空間站中的金屬材料打印為例,多年來(lái),國(guó)際空間站作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái),旨在減少對(duì)地面任務(wù)控制中心的依賴,更多地依靠現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)處理和制造。通過(guò)使用在地球上經(jīng)預(yù)處理的材料粉末,實(shí)現(xiàn)在空間站內(nèi)的3D打印,可協(xié)助站內(nèi)獲得更多的備用零件,而不僅僅依靠后續(xù)火箭補(bǔ)給,該方案同樣能夠?yàn)榭臻g站的打印過(guò)程節(jié)約寶貴的能源。


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  • 合金材料的開(kāi)發(fā)

通過(guò)FRITSCH應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室的調(diào)查發(fā)現(xiàn),在3D打印的領(lǐng)域內(nèi),有許多關(guān)于新材料的研究。特別是合金材料,其相關(guān)應(yīng)用正在受到更加密切的關(guān)注。


這些應(yīng)用的首要目標(biāo)并不是粉碎,而是開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)復(fù)雜金屬化合物。從原子水平上來(lái)看,當(dāng)樣品內(nèi)部存在強(qiáng)烈、長(zhǎng)期的應(yīng)力時(shí),更易獲得極均質(zhì)材料(例如無(wú)定形鈮酸鎳化合物)。FRITSCH行星式球磨機(jī)不僅能夠進(jìn)行納米級(jí)研磨,而且能夠應(yīng)用于機(jī)械合金化,是合金材料開(kāi)發(fā)的理想選擇。


行星式球磨機(jī)PULVERISETTE 5加強(qiáng)型

行星式球磨機(jī)PULVERISETTE 7加強(qiáng)型

研磨細(xì)度:納米級(jí)


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  • 研磨罐轉(zhuǎn)速分別達(dá)到1600rpm與2200rpm

  • 分別適用于大量樣品(15-450ml)與少量樣品(1-60ml)研磨

  • RFID芯片可檢測(cè)研磨罐材質(zhì),避免誤操作

  • 充氣蓋實(shí)現(xiàn)惰氣環(huán)境下研磨

  • EASY GTM系統(tǒng),壓力、溫度變化輕松監(jiān)測(cè)


應(yīng)用舉例:使用PULVERISETTE 7加強(qiáng)型對(duì)用于航空航天的陶瓷粉末進(jìn)行納米級(jí)研磨

實(shí)驗(yàn)方案:


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實(shí)驗(yàn)結(jié)果:對(duì)陶瓷顆粒進(jìn)行納米級(jí)研磨,研磨后材料粒徑顯著降低,均勻性顯著提高,樣品D10到D90的粒度分布曲線如圖1所示,該成果有利于后續(xù)相關(guān)工藝的進(jìn)行,從而使所制造的超級(jí)電容器器件具有良好的燒結(jié)密度,如圖2所示。


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圖1 鈦酸鋇研磨前后粒度分布曲線圖

(藍(lán)色-研磨前;黃色-研磨后)


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圖2 燒結(jié)超電容裝置掃描電子顯微圖


2、3D打印材料回收

對(duì)于3D打印的環(huán)境問(wèn)題,不規(guī)則塑料碎片是我們關(guān)注的焦點(diǎn)。然而,由于許多塑料在經(jīng)歷了若干次相變后,仍然保持特性不變,因此,對(duì)這些材料進(jìn)行重復(fù)利用不失為一個(gè)合理、環(huán)保的選擇。


FRITSCH通用型切割式研磨機(jī)PULVERISETTE 19可以進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)整,非常適用于3D打印廢料的回收。另外,重型切割研磨機(jī)PULVERISETTE 19 LARGE的大容積進(jìn)料漏斗可以對(duì)初始粒徑高至12cm的樣品進(jìn)行研磨。


通用型切割式研磨機(jī)PULVERISETTE 19研磨前后的塑料廢品:


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通用型切割式研磨機(jī)PULVERISETTE 19

研磨細(xì)度:0.2-6mm


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  • 轉(zhuǎn)速可調(diào),可在300-3000rpm或50-700rpm兩種型號(hào)中選擇

  • 雙列圓錐軸承保證轉(zhuǎn)刀的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn),有效增長(zhǎng)轉(zhuǎn)刀及軸承的使用壽命

  • 選配旋風(fēng)收集器,進(jìn)料更輕松,高效粉碎并降低樣品的熱負(fù)荷

  • 可實(shí)現(xiàn)清潔拆裝全手動(dòng),操作便捷、清潔徹底


應(yīng)用舉例:使用切割式研磨機(jī)對(duì)PET制品進(jìn)行研磨


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樣品研磨前后對(duì)比:


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3、多類型樣品的研磨

3D打印應(yīng)用于眾多領(lǐng)域,采用的材料多種多樣,除了金屬、塑料等,像砂糖這樣的食品也可以作為原料。


FRITSCH的可變速高速旋轉(zhuǎn)粉碎機(jī)PULVERISETTE14加強(qiáng)型可以滿足多種材料的研磨需求,能夠在一臺(tái)儀器中提供沖擊、剪切和切割粉碎功能,其強(qiáng)大的電機(jī)可以對(duì)軟至中硬,脆性、纖維材料以及溫度敏感性樣品進(jìn)行研磨,例如塑料、合成樹(shù)脂、紙材或糖類等。


可變速高速旋轉(zhuǎn)粉碎機(jī)PULVERISETTE14加強(qiáng)型研磨前后的塑料樣品:


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可變速高速旋轉(zhuǎn)粉碎機(jī)PULVERISETTE14加強(qiáng)型

研磨細(xì)度:0.08-6mm


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  • 轉(zhuǎn)速高達(dá)22000rpm,粉碎更強(qiáng)勁,處理更快速

  • 多功能研磨,可根據(jù)樣品選擇沖擊轉(zhuǎn)刀或切割轉(zhuǎn)刀

  • 選配旋風(fēng)收集器,進(jìn)料更輕松,高效粉碎并降低樣品的熱負(fù)荷

  • 觸摸屏操作簡(jiǎn)便,電機(jī)負(fù)載、系統(tǒng)溫度實(shí)時(shí)顯示,確??煽匦?/p>

應(yīng)用舉例:使用PULVERISETTE14加強(qiáng)型對(duì)聚丙烯顆粒劑進(jìn)行研磨

實(shí)驗(yàn)配置:


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樣品研磨前后對(duì)比:


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FRITSCH作為材料預(yù)處理專家,能夠?yàn)?D打印的實(shí)現(xiàn)打好基礎(chǔ)、建立優(yōu)勢(shì),同時(shí)也能夠在化學(xué)分析、材料研究、藥物制備、環(huán)境保護(hù)等多個(gè)領(lǐng)域綻放光彩。

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