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飞驰球磨助力3D打印的材料预处理

更新时间:2024-03-27     阅读次数:174

        3D

3D打印技术出现以前,我们所熟知的制造工艺多遵循从大到小"的原则,即通过从原材料上去除多余的材料从而获得零部件,例如操作机床对材料进行车削、铣削等。

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3D打印(即增材制造),其原理与上述方法相反,通过将三维数字模型切割为薄片,然后逐层打印,通过叠加最终形成一个完整的实体。该制造过程没有其他中间环节,流程更加简洁、设计更具灵活性,并且能够减少对材料的浪费。目前,该项技术已广泛应用于医疗保健、航空航天、汽车制造与教育等多个领域。

3D打印与材料预处理

对于3D打印,合适的材料是关键要素之一。在打印过程中,材料需要经过加热达到熔点,并通过打印机喷嘴喷射出来,从而逐层完成实物的叠加成型。

材料的初始粒径是至关重要的参数。反应物的初始粒径越小,用于熔化材料以及后续打印所需的能量越少,因此,在实际打印开始前,使用粒径尽可能小的材料作为原料,在提高3D打印的效率、减小能量损耗方面具备明显优势,这也能说明,材料预处理对于3D打印的必要性。

FRITSCH研磨在3D打印中的应用

1、纳米级研磨与新材料开发

l  纳米级研磨

3D打印领域,FRITSCH的行星式球磨机是将材料加工至纳米级的理想设备。

以国际空间站中的金属材料打印为例,多年来,国际空间站作为实验平台,旨在减少对地面任务控制中心的依赖,更多地依靠现场数据处理和制造。通过使用在地球上经预处理的材料粉末,实现在空间站内的3D打印,可协助站内获得更多的备用零件,而不仅仅依靠后续火箭补给,该方案同样能够为空间站的打印过程节约宝贵的能源。

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l  合金材料的开发

通过FRITSCH应用实验室的调查发现,在3D打印的领域内,有许多关于新材料的研究。特别是合金材料,其相关应用正在受到更加密切的关注。

这些应用的首要目标并不是粉碎,而是开发与生产复杂金属化合物。从原子水平上来看,当样品内部存在强烈、长期的应力时,更易获得极均质材料(例如无定形铌酸镍化合物)。FRITSCH行星式球磨机不仅能够进行纳米级研磨,而且能够应用于机械合金化,是合金材料开发的理想选择。

行星式球磨机PULVERISETTE 5加强型

行星式球磨机PULVERISETTE 7加强型

研磨细度:纳米级

P5pl大容量高能球磨机.pngP5经典型四罐行星球磨机.png

l  研磨罐转速分别达到1600rpm2200rpm

l  分别适用于大量样品(15-450ml)与少量样品(1-60ml)研磨

l  RFID芯片可检测研磨罐材质,避免误操作

l  充气盖实现惰气环境下研磨

l  EASY GTM系统,压力、温度变化轻松监测

应用举例:使用PULVERISETTE 7加强型对用于航空航天的陶瓷粉末进行纳米级研磨

实验方案:

研磨罐

不锈钢研磨罐(ZrO2内衬)

研磨球

0.5-2mmZrO2研磨球

转速

1100rpm

实验结果:对陶瓷颗粒进行纳米级研磨,研磨后材料粒径显著降低,均匀性显著提高,样品D10D90的粒度分布曲线如图1所示,该成果有利于后续相关工艺的进行,从而使所制造的超级电容器器件具有良好的烧结密度,如图2所示。

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1 钛酸钡研磨前后粒度分布曲线图(蓝色-研磨前;黄色-研磨后)

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2 烧结超电容装置扫描电子显微图

23D打印材料回收

对于3D打印的环境问题,不规则塑料碎片是我们关注的焦点。然而,由于许多塑料在经历了若干次相变后,仍然保持特性不变,因此,对这些材料进行重复利用不失为一个合理、环保的选择。

FRITSCH通用型切割式研磨机PULVERISETTE 19可以进行转速调整,非常适用于3D打印废料的回收。另外,重型切割研磨机PULVERISETTE 19 LARGE的大容积进料漏斗可以对初始粒径高至12cm的样品进行研磨。


通用型切割式研磨机PULVERISETTE 19研磨前后的塑料废品:

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通用型切割式研磨机PULVERISETTE 19

研磨细度:0.2-6mm

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l  转速可调,可在300-3000rpm50-700rpm两种型号中选择

l  双列圆锥轴承保证转刀的稳定运转,有效增长转刀及轴承的使用寿命

l  选配旋风收集器,进料更轻松,高效粉碎并降低样品的热负荷

l  可实现清洁拆装全手动,操作便捷、清洁

应用举例:使用切割式研磨机PET制品进行研磨

实验方案:

配置/研磨阶段

预研磨

精细研磨

转速

300-3000rpm

转刀

硬质金属碳化钨V型刀

筛盒

4mm方形筛盒

0.5mm梯形筛盒

研磨时间

1min

8min

样品研磨前后对比:

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3、多类型样品的研磨

3D打印应用于众多领域,采用的材料多种多样,除了金属、塑料等,像砂糖这样的食品也可以作为原料。

FRITSCH可变速高速旋转粉碎机PULVERISETTE14加强型可以满足多种材料的研磨需求,能够在一台仪器中提供冲击、剪切和切割粉碎功能,其强大的电机可以对软至中硬,脆性、纤维材料以及温度敏感性样品进行研磨,例如塑料、合成树脂、纸材或糖类等。

可变速高速旋转粉碎机PULVERISETTE14加强型研磨前后的塑料样品:

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可变速高速旋转粉碎机PULVERISETTE14加强型

研磨细度:0.08-6mm

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l  转速高达22000rpm,粉碎更强劲,处理更快速

l  多功能研磨,可根据样品选择冲击转刀或切割转刀

l  选配旋风收集器,进料更轻松,高效粉碎并降低样品的热负荷

l  触摸屏操作简便,电机负载、系统温度实时显示,确保可控性

应用举例:使用PULVERISETTE14加强型对聚丙烯颗粒剂进行研磨

实验配置:

转速

18000rpm

转刀

不锈钢切割转刀

筛圈

0.5mm梯形筛圈

选配

高能旋风收集器

研磨时间

32min

样品研磨前后对比:

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FRITSCH作为材料预处理专家,能够为3D打印的实现打好基础、建立优势,同时也能够在化学分析、材料研究、药物制备、环境保护等多个领域绽放光彩。

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