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飛馳球磨助力3D打印的材料預處理

更新時間:2024-03-27     閱讀次數:503

        3D

3D打印技術出現以前,我們所熟知的制造工藝多遵循從大到小"的原則,即通過從原材料上去除多余的材料從而獲得零部件,例如操作機床對材料進行車削、銑削等。

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3D打?。丛霾闹圃欤?,其原理與上述方法相反,通過將三維數字模型切割為薄片,然后逐層打印,通過疊加最終形成一個完整的實體。該制造過程沒有其他中間環節,流程更加簡潔、設計更具靈活性,并且能夠減少對材料的浪費。目前,該項技術已廣泛應用于醫療保健、航空航天、汽車制造與教育等多個領域。

3D打印與材料預處理

對于3D打印,合適的材料是關鍵要素之一。在打印過程中,材料需要經過加熱達到熔點,并通過打印機噴嘴噴射出來,從而逐層完成實物的疊加成型。

材料的初始粒徑是至關重要的參數。反應物的初始粒徑越小,用于熔化材料以及后續打印所需的能量越少,因此,在實際打印開始前,使用粒徑盡可能小的材料作為原料,在提高3D打印的效率、減小能量損耗方面具備明顯優勢,這也能說明,材料預處理對于3D打印的必要性。

FRITSCH研磨在3D打印中的應用

1、納米級研磨與新材料開發

l  納米級研磨

3D打印領域,FRITSCH的行星式球磨機是將材料加工至納米級的理想設備。

以國際空間站中的金屬材料打印為例,多年來,國際空間站作為實驗平臺,旨在減少對地面任務控制中心的依賴,更多地依靠現場數據處理和制造。通過使用在地球上經預處理的材料粉末,實現在空間站內的3D打印,可協助站內獲得更多的備用零件,而不僅僅依靠后續火箭補給,該方案同樣能夠為空間站的打印過程節約寶貴的能源。

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l  合金材料的開發

通過FRITSCH應用實驗室的調查發現,在3D打印的領域內,有許多關于新材料的研究。特別是合金材料,其相關應用正在受到更加密切的關注。

這些應用的首要目標并不是粉碎,而是開發與生產復雜金屬化合物。從原子水平上來看,當樣品內部存在強烈、長期的應力時,更易獲得極均質材料(例如無定形鈮酸鎳化合物)。FRITSCH行星式球磨機不僅能夠進行納米級研磨,而且能夠應用于機械合金化,是合金材料開發的理想選擇。

行星式球磨機PULVERISETTE 5加強型

行星式球磨機PULVERISETTE 7加強型

研磨細度:納米級

P5pl大容量高能球磨機.pngP5經典型四罐行星球磨機.png

l  研磨罐轉速分別達到1600rpm2200rpm

l  分別適用于大量樣品(15-450ml)與少量樣品(1-60ml)研磨

l  RFID芯片可檢測研磨罐材質,避免誤操作

l  充氣蓋實現惰氣環境下研磨

l  EASY GTM系統,壓力、溫度變化輕松監測

應用舉例:使用PULVERISETTE 7加強型對用于航空航天的陶瓷粉末進行納米級研磨

實驗方案:

研磨罐

不銹鋼研磨罐(ZrO2內襯)

研磨球

0.5-2mmZrO2研磨球

轉速

1100rpm

實驗結果:對陶瓷顆粒進行納米級研磨,研磨后材料粒徑顯著降低,均勻性顯著提高,樣品D10D90的粒度分布曲線如圖1所示,該成果有利于后續相關工藝的進行,從而使所制造的超級電容器器件具有良好的燒結密度,如圖2所示。

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1 鈦酸鋇研磨前后粒度分布曲線圖(藍色-研磨前;黃色-研磨后)

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2 燒結超電容裝置掃描電子顯微圖

2、3D打印材料回收

對于3D打印的環境問題,不規則塑料碎片是我們關注的焦點。然而,由于許多塑料在經歷了若干次相變后,仍然保持特性不變,因此,對這些材料進行重復利用不失為一個合理、環保的選擇。

FRITSCH通用型切割式研磨機PULVERISETTE 19可以進行轉速調整,非常適用于3D打印廢料的回收。另外,重型切割研磨機PULVERISETTE 19 LARGE的大容積進料漏斗可以對初始粒徑高至12cm的樣品進行研磨。


通用型切割式研磨機PULVERISETTE 19研磨前后的塑料廢品:

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通用型切割式研磨機PULVERISETTE 19

研磨細度:0.2-6mm

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l  轉速可調,可在300-3000rpm50-700rpm兩種型號中選擇

l  雙列圓錐軸承保證轉刀的穩定運轉,有效增長轉刀及軸承的使用壽命

l  選配旋風收集器,進料更輕松,高效粉碎并降低樣品的熱負荷

l  可實現清潔拆裝全手動,操作便捷、清潔

應用舉例:使用切割式研磨機PET制品進行研磨

實驗方案:

配置/研磨階段

預研磨

精細研磨

轉速

300-3000rpm

轉刀

硬質金屬碳化鎢V型刀

篩盒

4mm方形篩盒

0.5mm梯形篩盒

研磨時間

1min

8min

樣品研磨前后對比:

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3、多類型樣品的研磨

3D打印應用于眾多領域,采用的材料多種多樣,除了金屬、塑料等,像砂糖這樣的食品也可以作為原料。

FRITSCH可變速高速旋轉粉碎機PULVERISETTE14加強型可以滿足多種材料的研磨需求,能夠在一臺儀器中提供沖擊、剪切和切割粉碎功能,其強大的電機可以對軟至中硬,脆性、纖維材料以及溫度敏感性樣品進行研磨,例如塑料、合成樹脂、紙材或糖類等。

可變速高速旋轉粉碎機PULVERISETTE14加強型研磨前后的塑料樣品:

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可變速高速旋轉粉碎機PULVERISETTE14加強型

研磨細度:0.08-6mm

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l  轉速高達22000rpm,粉碎更強勁,處理更快速

l  多功能研磨,可根據樣品選擇沖擊轉刀或切割轉刀

l  選配旋風收集器,進料更輕松,高效粉碎并降低樣品的熱負荷

l  觸摸屏操作簡便,電機負載、系統溫度實時顯示,確??煽匦?/span>

應用舉例:使用PULVERISETTE14加強型對聚丙烯顆粒劑進行研磨

實驗配置:

轉速

18000rpm

轉刀

不銹鋼切割轉刀

篩圈

0.5mm梯形篩圈

選配

高能旋風收集器

研磨時間

32min

樣品研磨前后對比:

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FRITSCH作為材料預處理專家,能夠為3D打印的實現打好基礎、建立優勢,同時也能夠在化學分析、材料研究、藥物制備、環境保護等多個領域綻放光彩。

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