负载超430公斤！通过工业3D打印机制造高性能聚酰亚胺聚合物，实现高各向同性

2022年12月13日，南极熊获悉，工业级3D打印公司Zymergen、Hexagon、3D4Makers和AON3D联手对一款新型3D打印聚合物Z2 Polyimide（也称聚酰亚胺）进行了一次实验验证，荷兰皇家海军增材制造专家中心（ECAM）同样协助了这项实验的开展。

Z2聚酰亚胺是一种新型、易于3D打印的材料配方。在各家公司的联合测试中，他们发现一个令人惊喜的现象：一个高强度、高各向同性的增材制造聚合物部件，尽管它的横截面很小（2厘米宽），但在失效前承受了432公斤的负载。Hexagon的Digimat AM软件被用来对军用货运飞机的拉杆支架进行预测建模和模拟，这种工具可以帮助工程师减少整体交货时间并模拟终端部件的性能。然后，在AON3D公司的M2+高温工业3D打印机上用100%填充的Z2聚酰亚胺3D打印一个测试零件，并进行了机械测试。

△各家公司对聚合物打印件进行线性测试。图片来自AON3D。

实验结果

在AON M2+设备上打印的Z2聚酰亚胺部件恰好在Digimat AM软件预期的位置断裂，而且断裂处在各层之间延伸，而不是只有一层。虽然Z2聚酰亚胺的拉伸模量与ULTEM™ 9085相似，但它的强度和断裂伸长率都很高。这意味着Z2的层间焊接强度和零件各向异性明显高于ULTEM™。在测试过程中，一个零件在两个位置多层断裂，这意味着这些层是沿着整体结构的应力前沿断裂，而不是层间焊缝断裂。

△AON M2+工业3D打印机

由于其强度和各向同性的改善，以及有可能满足UL94 V0和FAR 25.853（FST）的要求（测试正在进行），Z2聚酰亚胺有望成为ULTEM™的替代品。

随后AON3D表示，这项实验的结果表明，材料的突破以及能够打印它们的开放式材料工业3D打印机正在迅速推动3D打印行业的发展，而封闭式系统则早已落后多年。

△Z2聚酰亚胺材料的线材轴。图片来自AON3D。

高性能的工程聚合物

3DPI的一篇评论指出，聚合物3D打印的市场正在迅速扩大，调查结果显示聚合物粉末的消费量在2021年增加了43.3%，超过了光聚合物树脂，成为最常用的3D打印材料。

HSS技术是一种基于粉末的3D打印工艺，类似于粘结剂喷射，由拉夫堡大学的Neil Hopkinson和赢创公司的Sylvia Monsheimer于2000年代初开发。它因其快速的打印速度和大部件的生产能力而闻名。自2016年获得该技术的商业化许可后，voxeljet开发了自己的HSS机器，并在2017年推出了其第一台HSS3D打印机。自那时起，该公司已通过几台HSS驱动的3D打印机扩大了其产品线，包括VX200 HSS和VX1000 HSS。同样，MJF技术是HSS的另一种叫法，它的工作机理也与粘合剂喷射机同源。

△VX200HSS：聚合物3D打印的终极研发平台

作为粘结剂喷射领域的典型代表，惠普公司为功能原型设计以及终端生产提供工程级聚合物部件，应用于汽车等行业。

此前，工业3D打印机制造商Roboze宣布推出两款3D打印机以及两种打印丝。新颖的PRO系列，取代了旧的Roboze One产品系列，包括One PRO和Plus PRO机器，两者都使用Roboze的商用高温FFF技术。这些更新主要用于利用高性能聚合物和复合材料的功能原型设计和工具应用。除了这些系统外，该公司还通过推出Roboze PEKK和Roboze ToolingX CF来扩大其长丝组合。

在其他地方，比利时化学公司Solvay宣布在e-Xstream工程公司的Digimat-AM材料模拟平台上增加两种高性能3D打印聚合物。碳纤维增强的PEEK和高韧性的PPSU是新增加的材料之一。Solvay望通过Digimat-AM提供这些材料，拓宽这些材料的潜力，提高其市场地位。