加拿大初創(chuàng)公司Fortis3D正在為一系列工業(yè)應(yīng)用推出兩種新的3D打印材料。伴隨著PA-GF20和PK-GF20的推出，F(xiàn)ortis3D對(duì)這兩種長絲的材料特性進(jìn)行了詳細(xì)分析，使工程師可以了解其優(yōu)點(diǎn)和適合的應(yīng)用場景。
利用聚合物工程的背景，F(xiàn)ortis3D的科學(xué)家和工程師團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了增強(qiáng)型聚酰胺（PA），以及聚酮（PK）3D打印長絲，它們比其他材料更堅(jiān)固，而且玻璃纖維含量更低。
Fortis3D的業(yè)務(wù)經(jīng)理Wayne Lam稱："我們發(fā)現(xiàn)，市場上大多數(shù)纖維增強(qiáng)的長絲可以生產(chǎn)出相對(duì)堅(jiān)固的部件，但它們的強(qiáng)度遠(yuǎn)不及傳統(tǒng)的注塑成型纖維增強(qiáng)樹脂。我們想讓更多的用戶能夠使用高強(qiáng)度的材料，而不僅僅是那些擁有昂貴工業(yè)機(jī)器的用戶?？紤]到這兩個(gè)目標(biāo)，我們開發(fā)了這兩種材料，使其成為市場上最堅(jiān)固的材料，甚至允許使用中檔打印機(jī)的用戶制造出具有很高強(qiáng)度的零件?！?/p>
PA-GF20和PK-GF20的特性
Fortis3D的PA-GF20和PK-GF20短切玻璃纖維增強(qiáng)材料可用于3D打印高性能功能部件。除了卓越的機(jī)械強(qiáng)度外，這兩種材料還具有耐化學(xué)、耐高溫、耐沖擊和耐磨損的特點(diǎn)，使它們在惡劣的環(huán)境中能夠經(jīng)久耐用。這些材料的應(yīng)用范圍從工業(yè)終端部件到夾具。
行業(yè)中的大多數(shù)其他玻璃纖維增強(qiáng)長絲使用非常短（100-300μm）的研磨玻璃纖維，并將其混入各種樹脂中。盡管它們具有良好的強(qiáng)度和可打印性，但可能會(huì)非常脆。切斷的玻璃纖維長度比較長（3毫米），就能提供非常高的強(qiáng)度，同時(shí)保留了基礎(chǔ)塑料材料的更多韌性，但在混合時(shí)更具有挑戰(zhàn)性。這兩種類型的纖維在復(fù)合過程中通常會(huì)斷裂得更多，導(dǎo)致最終產(chǎn)品中的纖維更短；因此在加工時(shí)必須采取預(yù)防措施，以盡量減少纖維的斷裂。
3D打印材料PA-GF20和PK-GF20的技術(shù)數(shù)據(jù)
Fortis3D的開發(fā)團(tuán)隊(duì)優(yōu)化了纖維負(fù)荷和加工變量，以產(chǎn)生該領(lǐng)域中 "最強(qiáng) "的纖維增強(qiáng)聚酰胺長絲之一，其玻璃纖維含量較低。降低的玻璃纖維含量增強(qiáng)了打印性能，減小了噴嘴磨損和增加了表面光潔度。為了在調(diào)整后仍能達(dá)到78MPa的高拉伸強(qiáng)度，還額外采用了一種化學(xué)耦合劑，以加強(qiáng)玻璃纖維和聚合物基體之間的粘合力。
與注塑成型相比，它提供了超過90%的抗拉強(qiáng)度保有量，比其他領(lǐng)先品牌的玻璃纖維和碳纖維增強(qiáng)尼龍材料更堅(jiān)韌。與典型的玻璃纖維增強(qiáng)PA6長絲相比，采用與Fortis3D的SnapPrint PA類似的尼龍共聚物時(shí)，吸濕率降低了30%。與玻璃纖維增強(qiáng)PA6長絲相比，即使放置在環(huán)境條件下，拉絲現(xiàn)象也已降至最低。
聚酮（PK）是丙烯、乙烯和一氧化碳的三元共聚物，其特點(diǎn)與PA12相似，但降低了吸濕性，其耐化學(xué)性和耐沖擊性更高，能夠減少摩擦和磨損。它還能在吸濕后保持機(jī)械強(qiáng)度，這一點(diǎn)與尼龍不同。在環(huán)境方面，聚酮生產(chǎn)所產(chǎn)生的二氧化碳比尼龍生產(chǎn)減少60%。然而，由于會(huì)產(chǎn)生過度的翹曲和對(duì)大多數(shù)成型臺(tái)粘合劑和材料沒有粘性，所以它極難獨(dú)立打印。
為了解決這個(gè)問題，F(xiàn)ortis3D的開發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種專有配方，大大減少了翹曲，只用PVA膠水就能符合大多數(shù)成型臺(tái)材料。添加了切碎的玻璃纖維來增強(qiáng)強(qiáng)度和剛度，從而使這種材料可以與行業(yè)中其他碳纖維或玻璃纖維增強(qiáng)的尼龍相媲美，而沒有過度吸收水分的危險(xiǎn)。與典型的玻璃纖維增強(qiáng)PA6長絲相比，吸濕性降低了約70%，這意味著在一星期的環(huán)境條件下，可以限制拉絲的次數(shù)，使零件強(qiáng)度不受影響。
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦復(fù)合材料網(wǎng)）：Fortis3D推出強(qiáng)度極高的玻璃纖維增強(qiáng)尼龍和聚酮3D打印長絲