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3D 打 印

在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。

3D打印（即增材制造），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(gè)完整的實(shí)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(jì)更具靈活性，并且能夠減少對材料的浪費(fèi)。目前，該項(xiàng)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(gè)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(diǎn)，并通過打印機(jī)噴嘴噴射出來，從而逐層完成實(shí)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(shí)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)

• 納米級研磨

在3D打印領(lǐng)域，F(xiàn)RITSCH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(shí)驗(yàn)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(shí)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?yàn)榭臻g站的打印過程節(jié)約寶貴的能源。

• 合金材料的開發(fā)

通過FRITSCH應(yīng)用實(shí)驗(yàn)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(shí)，更易獲得極均質(zhì)材料（例如無定形鈮酸鎳化合物）。FRITSCH的行星式球磨機(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

• 研磨罐轉(zhuǎn)速分別達(dá)到1600rpm與2200rpm

• 分別適用于大量樣品（15-450ml）與少量樣品（1-60ml）研磨

• RFID芯片可檢測研磨罐材質(zhì)，避免誤操作

• 充氣蓋實(shí)現(xiàn)惰氣環(huán)境下研磨

• 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(shí)驗(yàn)方案：

實(shí)驗(yàn)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D10到D90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。

圖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）

圖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(diǎn)。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(gè)合理、環(huán)保的選擇。

FRITSCH的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：

通用型切割式研磨機(jī)PULVERISETTE 19

研磨細(xì)度：0.2-6mm

• 轉(zhuǎn)速可調(diào)，可在300-3000rpm或50-700rpm兩種型號中選擇

• 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

• 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

• 可實(shí)現(xiàn)清潔拆裝全手動，操作便捷、清潔徹底

應(yīng)用舉例：使用切割式研磨機(jī)對PET制品進(jìn)行研磨

樣品研磨前后對比：

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的可變速高速旋轉(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：

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

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

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

• 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

• 觸摸屏操作簡便，電機(jī)負(fù)載、系統(tǒng)溫度實(shí)時(shí)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(shí)驗(yàn)配置：

樣品研磨前后對比：

FRITSCH作為材料預(yù)處理專家，能夠?yàn)?D打印的實(shí)現(xiàn)打好基礎(chǔ)、建立優(yōu)勢，同時(shí)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(gè)領(lǐng)域綻放光彩。