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飛馳(北京)科學(xué)儀器有限...

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飛馳球磨助力3D打印的材料預(yù)處理

閱讀:980      發(fā)布時間:2024-3-27
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        3D

3D打印技術(shù)出現(xiàn)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(jī)床對材料進(jìn)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(shù)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(huán)節(jié),流程更加簡潔、設(shè)計更具靈活性,并且能夠減少對材料的浪費(fèi)。目前,該項技術(shù)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療保健、航空航天、汽車制造與教育等多個領(lǐng)域。

3D打印與材料預(yù)處理

對于3D打印,合適的材料是關(guān)鍵要素之一。在打印過程中,材料需要經(jīng)過加熱達(dá)到熔點,并通過打印機(jī)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(guān)重要的參數(shù)。反應(yīng)物的初始粒徑越小,用于熔化材料以及后續(xù)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(yōu)勢,這也能說明,材料預(yù)處理對于3D打印的必要性。

FRITSCH研磨在3D打印中的應(yīng)用

1、納米級研磨與新材料開發(fā)

l  納米級研磨

3D打印領(lǐng)域,FRITSCH的行星式球磨機(jī)是將材料加工至納米級的理想設(shè)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(wù)控制中心的依賴,更多地依靠現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理和制造。通過使用在地球上經(jīng)預(yù)處理的材料粉末,實現(xiàn)在空間站內(nèi)的3D打印,可協(xié)助站內(nèi)獲得更多的備用零件,而不僅僅依靠后續(xù)火箭補(bǔ)給,該方案同樣能夠為空間站的打印過程節(jié)約寶貴的能源。

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l  合金材料的開發(fā)

通過FRITSCH應(yīng)用實驗室的調(diào)查發(fā)現(xiàn),在3D打印的領(lǐng)域內(nèi),有許多關(guān)于新材料的研究。特別是合金材料,其相關(guān)應(yīng)用正在受到更加密切的關(guān)注。

這些應(yīng)用的首要目標(biāo)并不是粉碎,而是開發(fā)與生產(chǎn)復(fù)雜金屬化合物。從原子水平上來看,當(dāng)樣品內(nèi)部存在強(qiáng)烈、長期的應(yīng)力時,更易獲得極均質(zhì)材料(例如無定形鈮酸鎳化合物)。FRITSCH行星式球磨機(jī)不僅能夠進(jìn)行納米級研磨,而且能夠應(yīng)用于機(jī)械合金化,是合金材料開發(fā)的理想選擇。

行星式球磨機(jī)PULVERISETTE 5加強(qiáng)型

行星式球磨機(jī)PULVERISETTE 7加強(qiáng)型

研磨細(xì)度:納米級

P5pl大容量高能球磨機(jī).pngP5經(jīng)典型四罐行星球磨機(jī).png

l  研磨罐轉(zhuǎn)速分別達(dá)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(zhì),避免誤操作

l  充氣蓋實現(xiàn)惰氣環(huán)境下研磨

l  EASY GTM系統(tǒng),壓力、溫度變化輕松監(jiān)測

應(yīng)用舉例:使用PULVERISETTE 7加強(qiáng)型對用于航空航天的陶瓷粉末進(jìn)行納米級研磨

實驗方案:

研磨罐

不銹鋼研磨罐(ZrO2內(nèi)襯)

研磨球

0.5-2mmZrO2研磨球

轉(zhuǎn)速

1100rpm

實驗結(jié)果:對陶瓷顆粒進(jìn)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(xù)相關(guān)工藝的進(jìn)行,從而使所制造的超級電容器器件具有良好的燒結(jié)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(lán)色-研磨前;黃色-研磨后)

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2 燒結(jié)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(huán)境問題,不規(guī)則塑料碎片是我們關(guān)注的焦點。然而,由于許多塑料在經(jīng)歷了若干次相變后,仍然保持特性不變,因此,對這些材料進(jìn)行重復(fù)利用不失為一個合理、環(huán)保的選擇。

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


通用型切割式研磨機(jī)PULVERISETTE 19研磨前后的塑料廢品:

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通用型切割式研磨機(jī)PULVERISETTE 19

研磨細(xì)度:0.2-6mm

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l  轉(zhuǎn)速可調(diào),可在300-3000rpm50-700rpm兩種型號中選擇

l  雙列圓錐軸承保證轉(zhuǎn)刀的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn),有效增長轉(zhuǎn)刀及軸承的使用壽命

l  選配旋風(fēng)收集器,進(jìn)料更輕松,高效粉碎并降低樣品的熱負(fù)荷

l  可實現(xiàn)清潔拆裝全手動,操作便捷、清潔

應(yīng)用舉例:使用切割式研磨機(jī)PET制品進(jìn)行研磨

實驗方案:

配置/研磨階段

預(yù)研磨

精細(xì)研磨

轉(zhuǎn)速

300-3000rpm

轉(zhuǎn)刀

硬質(zhì)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(yīng)用于眾多領(lǐng)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(zhuǎn)粉碎機(jī)PULVERISETTE14加強(qiáng)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(qiáng)大的電機(jī)可以對軟至中硬,脆性、纖維材料以及溫度敏感性樣品進(jìn)行研磨,例如塑料、合成樹脂、紙材或糖類等。

可變速高速旋轉(zhuǎn)粉碎機(jī)PULVERISETTE14加強(qiáng)型研磨前后的塑料樣品:

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可變速高速旋轉(zhuǎn)粉碎機(jī)PULVERISETTE14加強(qiáng)型

研磨細(xì)度:0.08-6mm

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l  轉(zhuǎn)速高達(dá)22000rpm,粉碎更強(qiáng)勁,處理更快速

l  多功能研磨,可根據(jù)樣品選擇沖擊轉(zhuǎn)刀或切割轉(zhuǎn)刀

l  選配旋風(fēng)收集器,進(jìn)料更輕松,高效粉碎并降低樣品的熱負(fù)荷

l  觸摸屏操作簡便,電機(jī)負(fù)載、系統(tǒng)溫度實時顯示,確保可控性

應(yīng)用舉例:使用PULVERISETTE14加強(qiáng)型對聚丙烯顆粒劑進(jìn)行研磨

實驗配置:

轉(zhuǎn)速

18000rpm

轉(zhuǎn)刀

不銹鋼切割轉(zhuǎn)刀

篩圈

0.5mm梯形篩圈

選配

高能旋風(fēng)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(yù)處理專家,能夠為3D打印的實現(xiàn)打好基礎(chǔ)、建立優(yōu)勢,同時也能夠在化學(xué)分析、材料研究、藥物制備、環(huán)境保護(hù)等多個領(lǐng)域綻放光彩。

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