万华推出可3D打印PP粉末材料

放大  缩小 日期:2020-01-14     来源:万华微视界    评论:0       [ 进入汽车材料社区 ] [ 汽车材料馆 ]
核心提示:近日,随着万华推出了PP粉末材料 WANFAB® PP700N,PP将进入一个全新的应用领域——3D打印。
   【中国汽车材料网】近日,随着万华推出了PP粉末材料 WANFAB® PP700N,PP将进入一个全新的应用领域——3D打印
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  1、什么是3D打印技术
  
  3D打印技术又称增材制造技术,是一项起源于20 世纪80 年代集机械、计算机、数控和材料于一体的先进制造技术。
  
  该技术的基本原理是根据三维实体零件经切片处理获得的二维截面信息,以点、线或面作为基本单元进行逐层堆积制造,最终获得实体零件或原型。
  
  图片来源:万华微视界
  
  相比于传统的减材(如切削加工)和等材(如锻造)制造方法,可以实现传统方法无法或很难达到的复杂结构零件的制造,并大幅减少加工工序,缩短加工周期,消除材料浪费,在没有模具和夹具的情况下迅速制造出形状复杂的三维实体零件。
  
  3D打印的3个关键要素:
  
  1.产品需要精准的三维设计,运用计算机辅助设计(CAD)工具对产品全方位精准定位。
  
  2.强大的成型设备。
  
  3.需要满足制品性能和成型工艺的材料。
  
  2、树脂塑料是3D打印的主要材料
  
  目前3D打印材料主要以树脂塑料最为成熟,还无法完全满足高端工业3D打印的需要,因此需要现有塑料材料不断完善和改进。塑料材料具有热塑性可熔融的特性,在熔融状态下,从喷头处挤压出来,通过凝固层层叠加最终形成产品。
  
  由于塑料材料良好的热流动性、快速冷却粘接性、较高的机械强度,在3D打印制造领域得到快速的应用和发展。塑料材料的熔融粘结特性逐步将树脂塑料用于陶瓷、玻璃、无机凝胶、纤维、金属等,成为3D打印的基础材料。
  
  3D打印技术可以通过多种工艺来实现,包括熔融沉积成型(FDM),选择性激光烧结(SLS),紫外光固化成型(SLA)等。其中,SLS具有成型精度高、无需添加支撑结构和粉末可回收利用的优势,在制造领域已经有了非常广泛的应用。近年来十分火爆的3D打印跑鞋,其特殊结构设计的鞋底就是使用SLS技术打印制成的,不仅可以贴合穿着者脚型,还能够通过调控鞋底的拓扑结构获得特有的穿着体验,或弹力高,或偏硬有厚实感,这些均是SLS技术优越性的体现。
  
  选择性激光烧结SLS工艺示意图
  
  图片来源:Srivatsan T , Sudarshan T . Additive Manufacturing (Innovations, Advances, and Applications). Medical Applications of Additive Manufacturing[J]. Crc Press, 2015, 10.1201/b19360:389-402.
  
  SLS工艺所用的材料有:蜡粉、塑料粉、陶瓷粉、金属粉等粉末性材料。其中,常用的塑料粉包括:PA、TPU、PLA、ABS、PEEK、PCL等。
  
  聚丙烯(PP)作为五大通用高分子材料之一,具有密度小、强度高、耐热、绝缘性好、化学性质稳定以及价格低等优点,在3D打印领域有很大的应用潜力。
  
  然而,PP在熔融结晶过程中有较大的收缩,宏观上体现为制件体积收缩非常大,这就造成PP在SLS过程中易发生翘曲变形,制品成型精度较差;且成型的制品韧性低,易破损。此外,受制于PP分子结构中的叔碳原子,PP粉末在激光烧结过程中容易分解,无法多次重复使用。以上因素造成了PP很难在SLS中推广使用。
  
  3、PP挤身3D打印材料
  
  解决行业痛点,聚焦新材料开发,一直是万华化学的业务理念。针对SLS工艺,除了已被广泛推广的TPU及PA粉末材料,万华化学新近推出了PP粉末材料—— WANFAB® PP700N。该PP粉末具有球形度高、粒径适中和粒径分布窄的特点,此外粉末的流动性高、粉床铺展平整光滑,给予了SLS打印良好的打印精度。
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  万华化学WANFAB® PP700N聚丙烯粉末
  
  WANFAB® PP700N采用万华定制开发的材料配方,在SLS打印过程中可有效解决翘曲变形问题,打印精度高;制品断裂伸长率可达20%,韧性较好。此外,特殊的助剂组合使得PP粉末具有出色的热稳定性,可多次回收使用,大大降低了打印成本。
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  4、3D打印技术的繁荣将助推高端聚烯烃发展
  
  根据Wohlers统计,经过近十年的高速发展,2017年全球3D打印市场规模达到73亿美元,IDC预测2020年全球产值将达289亿美元。可以预见未来十年,全球增材制造产业仍将处于高速增长期,发展潜力巨大。
  
  图片来源:Wohlers
  
  当前,我国3D打印己日趋成熟、市场快速增长。2017年,我国增材制造产业规模己超过100亿元,且前瞻产业研究院预计,2022年我国3D打印市场规模将达到500亿元左右。
  
  图片来源:前瞻产业研究院
  
  由于3D打印制造技术完全改变了传统制造工业的方式和原理,是对传统制造模式的一种颠覆,因此3D打印材料成为限制3D打印发展的主要瓶颈,也是3D打印突破创新的关键点和难点所在,只有进行更多新材料的开发才能拓展3D打印技术的应用领域。
  
  随着3D打印技术的进一步发展,传统塑料的性能将会被大幅提升,依靠塑料强大的快速熔融沉积和低温粘接特性将被广泛应用到3D打印制造领域。
  
  对于聚烯烃材料来说,这个领域不可错过。万华最新推出PP粉末材料—— WANFAB® PP700N可以说是开了一个好头,除此之外,还针对不同3D打印工艺推出了一系列材料解决方案:WANFAB-FT(TPU线材)、WANFAB-PU(TPU粉末)、WANFAB-PN(尼龙粉末)、WANFAB-UV(光敏树脂)、WANFAB-PP(PP粉末)等。
  
  相信在3D打印的风口下,也将会有更多聚烯烃生产企业进入这个领域,研发、生产符合3D打印要求的产品,这也将助推我国在高端聚烯烃领域的发展。
 
标签: 万华 3D打印
 
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