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美大学新3D打印技术 将可应用于汽车、飞机零件

3D打印新技术「射出打印」,结合射出成型与材料挤出成型技术,能增加物体硬度,潜在应用包含更耐用的义肢设备、飞机与车辆等坚固的零件。法新社

3D打印对于制造业的贡献功不可没,近几年相关技术迅速发展,目前已迈入成熟阶段。近日美国麻省大学洛厄尔分校(UMass Lowell)开发一种新3D打印技术,不仅提高生产率,也提升产品的强度和效能。

根据Design News报导,被称为射出打印(Injection printing)新技术结合射出成型(Injection molding)与材料挤出成型(Material extrusion),能增加物体硬度,潜在应用包含更耐用的义肢设备、飞机与车辆等坚固的零件。

负责研究计画的UMass Lowel工程学教授David Kazmer表示,尽管全球3D塑料打印机市场规模估计为40亿美元并持续成长,要确保打印机能够快速、精确地生产的物体,仍然存在挑战。

射出打印透过材料挤出成型打印外壳,并使用射出成型技术填补空隙,目的是利用材料挤出打印机的完全熔化能力。据了解,材料挤出成型是美国材料和试验协会(ASTM)所归纳的3D打印制程的其中1种,原理为热塑性或复合线材材料经由喷头加热到熔融状,挤出后冷却沉积。

Kazmer指出,研究团队使用3D打印机作为射出单元,以填充由打印制造产生的空隙,关键是计算里面的间距和高度,这样就能更好的填充而不会发生过度变形。此外,模具的工程设计在流动、变形和传热方面都与射出打印的制程有关。

Kazmer补充说明,虽然这个新技术兼容现有的3D打印机,但执行射出打印的数控(G-code)需要新的预处理器。

报导指出,大多数的可以透过熔丝制造(FFF)进行加工的热塑性塑料都能与射出打印兼容,然新方法与FFF相比,材料的熔融能力大幅提高,这也代表材料能实现更高强度与等向性(Isotropy)。

不过相较于惠普(HP)的多射流熔融技术(Multi Jet Fusion;MJF)与Carbon的数码光合成(DLS)相比,Kazmer表示MJF及DLS具有较高的生产速度,但射出打印解决热塑性塑料材料、立体空间等问题,

值得注意的是,论文对测试后样品进行图象分析发现,射出打印比传统3D打印技术快3倍左右;与材料挤出成型相比,其硬度、强度和应变失效特性分别提高21%、47%与35%。


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