如果3D打印想在塑料世界的制造技术中确立自己的永久地位,它将无法避免聚丙烯(PP)。PP是最常用的塑料之一,特别是在包装、电气和汽车行业。

PP主要通过注射成型的方式加工成产品。作为一种3D打印材料,PP还不是那么广泛,特别是与PA12等作为3D打印材料的广泛使用相比。其原因在于聚丙烯的特性以及与各自3D打印技术相关的挑战。在下文中,我们想仔细研究一下聚丙烯的3D打印,并展示该材料如何也能被添加式加工。

什么是PP(聚丙烯)?

聚丙烯和大多数其他塑料一样,是一种热塑性塑料。这意味着材料在受热时可以被融化和塑形。即使在冷却后,PP也可以再次熔化并重新塑形。这是持久性塑料或弹性体所缺乏的特性,例如,因为分子链变化太大。

聚丙烯的化学和机械性能都使其成为广泛领域中非常受欢迎的材料。在包装行业,聚丙烯以其对溶剂和脂肪以及大多数酸和碱的耐化学性和疏水性而独领风骚。使用聚丙烯的另一个工业分支是汽车工业。它得益于材料的轻质、高韧性和冲击强度。因此,PP非常难以断裂,而且通常在断裂时不会造成尖锐的边缘。

但是,像每一个奖章一样,PP也有第二面。热塑性塑料的表面具有极强的惰性,因此只有经过适当的表面处理才能进行粘合。3D打印聚丙烯需要极其精确的温度管理。作为一种热塑性塑料,它特别适用于长丝或基于粉末床的3D打印技术。

3D打印聚丙烯的挑战是什么?

PP的性能特征使得添加剂加工具有挑战性。由于该材料的疏水性,它更难用于使用水基墨水烧结的3D打印技术。作为一种热塑性塑料,PP对热非常敏感,因此作为一种3D打印材料需要精确的热管理,以确保稳定的层间结合,并控制3D打印部件的翘起。PP的结晶熔化范围约为160-165°C。

塑料的低表面能使得它很难用经典的粘结剂喷射3D打印工艺进行加工,在这种工艺中,粉末材料与互补的粘结剂粘合在一起。相反,所有那些3D打印技术的需求,都是通过以热的形式输入能量来产生分层复合材料的方式工作。

哪些3D打印机可以加工PP?

作为一种3D打印材料,PP通常被加工成FDM 3D打印工艺的长丝,或SLS 3D打印工艺或HSS工艺的粉末。此外,还可以将PP加工成复合材料,例如在长丝中加入玻璃纤维,以提高机械强度。

在FDM三维打印中,PP打印材料作为长丝通过一个加热的喷嘴在构建平台上被挤出。喷嘴控制材料的熔化,因此必须与聚丙烯敏感的熔化行为兼容。为了将组件固定在建造平台上,可以在上面铺设特殊的箔。这保证了稳定的3D打印。

在SLS和HSS中,PP被用作粉末形式的3D打印材料。在SLS工艺中,粉末通过一个重涂机被涂在建筑平台上,并通过激光能量逐层烧结。HSS过程以类似的方式运作。在这里,粉末也被应用于一个建筑平台。然后,床铺上那些要制作部件的区域用红外光吸收墨水进行着色。为了熔化粉末,建造区被红外灯照射。着墨的区域吸收能量并融合,而未印刷的粉末则保持松散,随后可被回收和重新使用。

使用3D打印技术可以用PP制作什么?

在包装行业,由于PP的耐化学性,它被用于盛放碱性物质、溶剂等的容器。此外,它还与食品和皮肤兼容,因此可用于B2C和终端消费者领域。在汽车工业中,PP被用来制造仪表板、电池外壳和汽车内饰的其他元素。电气工程也依赖聚丙烯的特性,例如在制造变压器外壳或电缆护套方面。

在澳大利亚和新西兰等地,可以发现PP的一些更奇特的用途。在那里,钞票是由聚丙烯制成的。

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