3D 打 印

在3D打印技術(shù)出現以前，我們所熟知的制造工藝多遵循“從大到小"的原則，即通過(guò)從原材料上去除多余的材料從而獲得零部件，例如操作機床對材料進(jìn)行車(chē)削、銑削等。

3D打?。丛霾闹圃欤?，其原理與上述方法相反，通過(guò)將三維數字模型切割為薄片，然后逐層打印，通過(guò)疊加最終形成一個(gè)完整的實(shí)體。該制造過(guò)程沒(méi)有其他中間環(huán)節，流程更加簡(jiǎn)潔、設計更具靈活性，并且能夠減少對材料的浪費。目前，該項技術(shù)已廣泛應用于醫療保健、航空航天、汽車(chē)制造與教育等多個(gè)領(lǐng)域。

3D打印與材料預處理

對于3D打印，合適的材料是關(guān)鍵要素之一。在打印過(guò)程中，材料需要經(jīng)過(guò)加熱達到熔點(diǎn)，并通過(guò)打印機噴嘴噴射出來(lái)，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。反應物的初始粒徑越小，用于熔化材料以及后續打印所需的能量越少，因此，在實(shí)際打印開(kāi)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(shuō)明，材料預處理對于3D打印的必要性。

FRITSCH研磨在3D打印中的應用

1、納米級研磨與新材料開(kāi)發(fā)

l  納米級研磨

在3D打印領(lǐng)域，FRITSCH的行星式球磨機是將材料加工至納米級的理想設備。

以國際空間站中的金屬材料打印為例，多年來(lái)，國際空間站作為實(shí)驗平臺，旨在減少對地面任務(wù)控制中心的依賴(lài)，更多地依靠現場(chǎng)數據處理和制造。通過(guò)使用在地球上經(jīng)預處理的材料粉末，實(shí)現在空間站內的3D打印，可協(xié)助站內獲得更多的備用零件，而不僅僅依靠后續火箭補給，該方案同樣能夠為空間站的打印過(guò)程節約寶貴的能源。

l  合金材料的開(kāi)發(fā)

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

這些應用的首要目標并不是粉碎，而是開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)復雜金屬化合物。從原子水平上來(lái)看，當樣品內部存在強烈、長(cháng)期的應力時(shí)，更易獲得極均質(zhì)材料（例如無(wú)定形鈮酸鎳化合物）。FRITSCH的行星式球磨機不僅能夠進(jìn)行納米級研磨，而且能夠應用于機械合金化，是合金材料開(kāi)發(fā)的理想選擇。

行星式球磨機PULVERISETTE 5加強型

行星式球磨機PULVERISETTE 7加強型

研磨細度：納米級

l  研磨罐轉速分別達到1600rpm與2200rpm

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(shí)現惰氣環(huán)境下研磨

l  EASY GTM系統，壓力、溫度變化輕松監測

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

實(shí)驗方案：

實(shí)驗結果：對陶瓷顆粒進(jìn)行納米級研磨，研磨后材料粒徑顯著(zhù)降低，均勻性顯著(zhù)提高，樣品D10到D90的粒度分布曲線(xiàn)如圖1所示，該成果有利于后續相關(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密度，如圖2所示。

圖1 鈦酸鋇研磨前后粒度分布曲線(xiàn)圖（藍色-研磨前；黃色-研磨后）

圖2 燒結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(wèn)題，不規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PULVERISETTE 19可以進(jìn)行轉速調整，非常適用于3D打印廢料的回收。另外，重型切割研磨機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PULVERISETTE 19研磨前后的塑料廢品：

通用型切割式研磨機PULVERISETTE 19

研磨細度：0.2-6mm

l  轉速可調，可在300-3000rpm或50-700rpm兩種型號中選擇

l  雙列圓錐軸承保證轉刀的穩定運轉，有效增長(cháng)轉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荷

l  可實(shí)現清潔拆裝全手動(dòng)，操作便捷、清潔

應用舉例：使用切割式研磨機對PET制品進(jìn)行研磨

實(shí)驗方案：

樣品研磨前后對比：

3、多類(lèi)型樣品的研磨

3D打印應用于眾多領(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的可變速高速旋轉粉碎機PULVERISETTE14加強型可以滿(mǎn)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，其強大的電機可以對軟至中硬，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(shù)脂、紙材或糖類(lèi)等。

可變速高速旋轉粉碎機PULVERISETTE14加強型研磨前后的塑料樣品：

可變速高速旋轉粉碎機PULVERISETTE14加強型

研磨細度：0.08-6mm

l  轉速高達22000rpm，粉碎更強勁，處理更快速

l  多功能研磨，可根據樣品選擇沖擊轉刀或切割轉刀

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荷

l  觸摸屏操作簡(jiǎn)便，電機負載、系統溫度實(shí)時(shí)顯示，確?？煽匦?/span>

應用舉例：使用PULVERISETTE14加強型對聚丙烯顆粒劑進(jìn)行研磨

實(shí)驗配置：

樣品研磨前后對比：

FRITSCH作為材料預處理專(zhuān)家，能夠為3D打印的實(shí)現打好基礎、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)境保護等多個(gè)領(lǐng)域綻放光彩。