3D打印的塑膠成品可以代替金屬嗎?
隨着3D打印技術愈趨發達,愈來愈多人問的一個問題,就是塑膠3D打印部件是否可以代替金屬部件。答案當然是「可以」。
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3D打印的最終用途零件
幾年前,塑膠3D打印部件代替金屬部件聽起來簡直是天方夜譚。 因為那個時候,3D打印品是由薄弱的材料和脆弱的結構製成,僅適合用作可以外觀的原型。
但現時已經不同了,幾乎每種類型的3D打印機都可以打印更堅固的材料,這引發了製造業的一場「小革命」。如今,人們正在考慮將打印出來的零件用於實際機械運作上,而不只是限於過去的外觀原型設計上。
3D打印機的技術已續漸得到改進,使打印出來的成品質素大大提高,這是能滿足傳統製造零件強度重要的一環。
隨着3D打印技術愈趨成熟,全球企業現正探索將3D打印技術套用於機械運作零件上的可能性。如果單位數量足夠,但數量不過多,這將允許企業以較低廉的生產成本製作更複雜的零件或幾何形狀。
金屬3D打印也是可行的,但它是迄今為止最昂貴的3D打印類型,因為它需要昂貴的設備,設施,後處理設備,材料和專家人員等。所以,一般如需維持單一使用金屬零件,大部分用戶還是會選擇直接使用金屬注造。但若設計中部分零件能使用替代品,塑膠3D打印將會是一個不錯的選擇。
Image source:ptonline
高溫3D打印
最近,一些3D打印機製造商率先開發了高溫熱塑性3D打印技術。用PEEK,PEKK,ULTEM等材料製成的零件,耐高溫性引起了大家的好奇,就是可以使用這些3D打印塑膠零件代替金屬零件嗎?
低溫熱塑性3D打印由於強度低,耐熱性差而無法使用,因此從未被認真考慮作為機械中的零件替代品。然而,高溫材料,特別是具有通過注入碳纖維而增強的強度的材料,既能展示出強度又具有高的耐熱性。因為特性接近金屬的工程級別的要求,而且成本相對較低,重量也比金屬輕得多。加上它們是3D打印的,因此它們可以呈現出不尋常的複雜幾何形狀,從而可以提高性能,種種因素下,令不少製造業的公司開展了3D打印塑膠零件代替金屬零件的想法。
儘管它的耐熱性比金屬,例如,鋁的玻璃化溫度為660C,鋼的溫度超過1000C等要低。但可以肯定的說,PEEK(其中一種可以高溫進行3D打印的材料)在250°C時的耐熱性遠高於傳統的3D打印材料。
雖然高溫熱塑性物料不及金屬的耐熱性高,但如果你所需要的零件不要求需要像金屬一樣的耐熱性,那麼高溫熱塑性物料是能夠勝任的,在許多情況可以替金屬物料。
高溫3D打印應用
測試高溫材料,例如碳纖維增強的PEEK,是需經由專門的高溫3D打印設備進行研究的。PEEK之類的高科技聚合物與大量短切碳纖維的結合,開闢了一些前所未有的可能性。用這些材料進行測試具有特殊的科學技術意義,因為它們為所生產的物品提供了具有極高技術意義的結構和化學物理特性,例如耐熱性和耐化學性。而且,這技術使他們能夠實現以前無法達到的精確度,從而可以提高原型開發的能力和速度。
現時利用3D打印的塑膠成品代替金屬的行業中,汽車行業是發展得最快的。由於塑膠成品比金屬輕很多,因此為汽車省卻了很多重量,從而省了油費,受到不少人讚賞。
當然,如果要進行大量生產的話,大部分時間還是用傳統的方法生產比較好。