ExOne与匹兹堡大学，3D打印金属过滤器生产可重复使用的呼吸器

2020年4月28日，南极熊获悉，粘合剂喷射3D打印机制造商ExOne和匹兹堡大学合作开发出可重复使用的金属过滤器，可装入塑料呼吸器的呼吸器滤芯。

ExOne的粘结剂喷射3D打印工艺可用于生产具有特定孔隙率的金属零件，可有效过滤掉污染物，同时允许空气流动。利用其技术，该公司能够开发出可重复使用的多孔金属过滤器，材质有两种金属：铜和316L不锈钢。 据悉，这款塑料呼吸器滤芯是由匹兹堡大学斯旺森工程学院机械工程与材料科学系设计的。

目前ExOne正在对气流和过滤效率进行初步测试，并对过滤器进行优化，目标是坚持N95呼吸器标准。ExOne解释说，该组合装置有可能提供可持续的、可消毒的个人防护设备（PPE），可长期使用以抵御污染物，如COVID-19（COVID-19是造成当前冠状病毒大流行的疾病）。

ExOne首席执行官John Hartner说："我们的团队一直在努力，为在抗击COVID-19大流行病的前线医务人员提供这个可重复使用的解决方案。我们的客户经常为各种用途打印多孔金属过滤器，我们有信心很快就会有一种解决方案，使医务人员能够对金属过滤器进行消毒灭菌，重复使用，消除浪费。"

"一旦获得批准，我们可以将这些过滤器打印成各种尺寸，用于呼吸机、呼吸机、麻醉面罩或其他设备。"

△ExOne和Pitt 3D打印的可重复使用的呼吸器与3D打印的金属过滤器，图片来自ExOne。

为不同的3D打印金属过滤器创建不同的孔隙度等级

ExOne的粘结剂喷射技术的工作原理是利用打印头将液体粘结剂逐层选择性地沉积到一层薄薄的金属粉末涂层上，直到形成最终的物体。打印完成之后，一般还需要在熔炉中烧结。

通常情况下，粘结剂喷射的金属部件被烧结成全密度。但ExOne的技术允许为相关物体建立特定的孔隙度，不同的金属材料对过滤器的孔隙度要求是不同的。

因此，为了测试不同金属和孔隙度的过滤器，Swanson学院机械工程和材料科学副教授Markus Chmielus博士领导的研究小组正在使用CT扫描仪分析其微观结构和孔隙度。为了帮助分析和优化过滤器的性能，工程模拟软件开发商Ansys公司正在提供额外的计算机模拟支持。

△ExOne各种金属和孔隙度的3D打印金属过滤器供测试，图片来自ExOne。

Chmielus博士解释道："与其他快速成型制造方法相比，粘结剂喷射3D打印对于这种过滤器的应用，其优势在于能够利用打印件的孔隙度，然后在高温致密或烧结过程中对其进行微调，以达到最佳的过滤和气流性能。"

虽然铜和不锈钢过滤器都是由ExOne公司3D打印出来的，目前正在由皮特大学进行测试，但据ExOne公司称，铜本身具有抗菌性能已经有很长一段时间了。该公司解释说，据史密森尼学会的资料显示，最早有记载的使用铜来杀灭病菌是在埃德温-史密斯的《Papyrus》中，这是历史上已知最古老的医学文献。此外，许多研究证明了铜的消毒能力，包括2015年由美国国防部资助的一项研究显示，铜合金有助于降低58%的感染率。

由ExOne与Pitt合作3D打印的可重复使用、可消毒的铜质过滤器，图片来源：ExOne。

ExOne的金属粘合剂喷射3D打印技术

ExOne公司于1996年开发出了他们的粘结剂喷射技术的第一次迭代，此后又将其应用于砂子和金属3D打印系统。它所选择的金属3D打印机包括Innovent+，这是一款为研发和小零件生产而设计的入门级系统。在2018年Formnext展会上，该公司推出了X1 25 PRO系统，该系统旨在实现更大的构建尺寸和Innovent+的等效粉末冶金能力粉末。

大约一年后的2019年11月，该公司推出了X1 160PRO。这是该公司迄今为止最大的设备，是为大批量、大规模生产终端零件和铸件而开发的。

此外，ExOne还参与了多项合作，开发其金属粘合剂喷射技术。去年，它宣布与山特维克增材制造公司合作，推进其粘合剂喷射3D打印工艺。两家公司将致力于优化金属粉末与粘结剂喷射3D打印的使用。

该公司还与橡树岭国家实验室（ORNL）合作，推进粘结剂喷射3D打印技术，以实现H13工具钢的3D加工。


编译自：3dprintingindustry