从粉末挤出3D打印材料看对粘结剂体系的选择

发布日期:2024-08-05
来源:升华三维市场部

粘结剂是将各种粉末粒子粘合在一起的材料。其具有优异的可塑性和延展性,可以满足复杂构造件的制造需求。在粉末制备成型工艺中起着至关重要的作用。


粘结剂在PEP中扮演重要角色


粉末挤出打印技术(PEP)是升华三维推出的一种”3D打印+粉末冶金“相结合的金属/陶瓷间接3D打印工艺。采用的是颗粒熔融挤出3D打印成型的方式,再适配粉末冶金的脱脂与烧结技术,从而可获得到最终致密的金属/陶瓷产品的增材制造技术。在该工艺中,粘结剂的选择及开发扮演着重要的角色。


从粉末挤出3D打印材料看对粘结剂体系的选择


▲升华三维PEP工艺流程示意图


PEP工艺中3D打印设备所使用的原料被称为喂料/颗粒料,它一般是金属/陶瓷粉体和多种有机高分子粘接剂组成,经混炼机或捏合机混炼而成的混合物。粘接剂在其中起着赋予喂料流动性,坯体维持剂等作用。


一般需具备以下特性:
  • 熔点低且容易固化;
  • 室温下有足够的强度;
  • 具有化学惰性,具有较低的润湿角<5°,可以吸附在颗粒表面;
  • 成型后易移除。

多种粘结剂体系为PEP打印材料提供选择


不同的制备工艺需适配合适的粘结剂材料,在粉末冶金行业,常见粘结剂体系主要有蜡基、塑基、油基、水性粘结剂等。而PEP工艺目前采用的粘接剂体系为:水基,塑基,蜡基。

从粉末挤出3D打印材料看对粘结剂体系的选择

▲PEP工艺粘结剂体系



在多种粘结剂体系的加持下,升华三维已自主开发了钨及钨合金、铜及铜合金、不锈钢等金属材料;碳化物、氮化物、氧化物、超导及超高温等陶瓷材料;硬质合金等金属陶瓷材料且材料配方现已形成研发数据库,基于此实现更多材料开发将更容易,周期会更短。


从粉末挤出3D打印材料看对粘结剂体系的选择



蜡基体系粘结剂成PEP打印材料首选



而不同类型的粘结剂也各有其优缺点,由于蜡基体系的兼容性较高,可以更好地适配PEP工艺不同的金属/陶瓷材料。因此升华三维开发的3D打印颗粒材料主要以蜡基体系为主,固含量在50~65vol%之间。除了以下开发的蜡基体系材料外,还可支持更多不同类型打印材料的定制。


从粉末挤出3D打印材料看对粘结剂体系的选择


PEP工艺蜡基体系材料说明


从粉末挤出3D打印材料看对粘结剂体系的选择

▲PEP工艺蜡基体系材料(部分)



粘结剂技术的发展可以更好地推动PEP技术的进步和应用领域的拓展。升华三维将以新质生产力赋能传统制造业转型发展,为中国制造迈向高价值链提供驱动力。