Что нового в материалах для 3D-печати:отслеживание недавнего прогресса

Успехи в разработке и сертификации материалов продолжаются в рамках все еще развивающейся отрасли 3D-печати. Например, в базе данных Senvol перечислено до 2245 различных материалов AM в 2020 году по сравнению с примерно 1700 материалами в прошлом году, что примерно на 30 процентов больше.

Чтобы не отставать от последних достижений на рынке материалов для 3D-печати, сегодня мы будем изучать, что нового в материалах для 3D-печати и что они означают для будущего отрасли.

Материалы для 3D-печати для медицины и стоматологии

В медицинской отрасли 3D-печать уже используется для создания ортопедических имплантатов, хирургических инструментов и стоматологических устройств. И сегодня эта технология активно поддерживает борьбу с пандемией COVID-19, производя тестовые мазки, маски для лица и детали медицинского оборудования.

Использование 3D-печати в медицине ускорило разработку материалов для этого сектора.

Одна из областей, где наблюдается рост, - это высокоэффективные полимеры для 3D-печати имплантатов. Например, компания по производству специальной химии Evonik в прошлом месяце объявила о выпуске филамента PEEK для имплантатов.

Этот материал отвечает требованиям ASTM F2026, который является стандартной спецификацией для полимеров PEEK для хирургических имплантатов. По словам Evonik, новый материал является первой нитью на основе PEEK на рынке, которая может использоваться в ортопедии и челюстно-лицевой хирургии.

Испанский исследовательский центр Andaltec объявил, что будет разрабатывать новый набор активных полимеров для использования в 3D-печати медицинских устройств.

В рамках проекта под названием PoliM3D будут представлены характеристики новых антибактериальных и обезболивающих нитей для 3D-принтеров FDM. Эти новые нити будут использоваться для производства имплантатов, протезов и хирургических инструментов по индивидуальному заказу.

Кроме того, польский производитель нити для 3D-печати Spectrum Filaments выпустил новую нить, предназначенную для медицинского применения - ABS Medical.

Новая нить изготовлена ​​из гранулята ABS, материала, который отвечает требованиям биологического соответствия сертификатов USP в классе VI или ISO 10993-1 согласно Spectrum.

Он также одобрен для контакта с пищевыми продуктами в соответствии со стандартами ЕС № 10/20111 и 21 CFR FDA. Материал предназначен для приложений, в том числе для поддерживающих конструкций для реабилитации и легких протезов.

Стоматологические материалы

В стоматологической отрасли наблюдается растущая тенденция к 3D-печати моделей зубов и все чаще к использованию зубных протезов и стоматологических устройств, таких как прозрачные капы и мосты.

Эти достижения подпитываются эволюцией материалов, которые становятся все более сертифицированными для длительного использования во рту человека.

Например, компания 3D Systems объявила, что ее новый биосовместимый материал для зубных протезов NextDent® Denture 3D + получил разрешение 510 (k) от Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) в конце 2019 года.

Материал NextDent Denture 3D + подходит для 3D-печати всех типов съемных оснований протезов, соответствуя механическим свойствам обычных материалов протезов.

В аналогичных усилиях по оценке стоматологических материалов Для 3D-печати компания AM Rapid Shape заключила партнерские отношения с производителем стоматологической продукции VOCO. Последний недавно переключил свое внимание на материалы для 3D-печати, представив на рынке портфель стоматологических материалов из семейства V-Print.

Кроме того, швейцарский производитель стоматологической смолы Saremco Dental AG имеет недавно выпустила новую фотополимерную смолу. Новый материал предназначен для 3D-печати постоянных реставраций, таких как коронки, вкладки, накладки и виниры.

Испытания материала показали, что стоматологическая смола имеет механические свойства, сравнимые с традиционными керамическими коронками, используемыми сегодня в стоматологической промышленности.

Более широкое распространение 3D-печати в Медицинская и стоматологическая сфера во многом зависит от темпов внедрения инноваций в материалы.

Только когда медицинские работники будут иметь доступ к биосовместимым, прочным и сертифицированным материалам, они смогут позволить большему количеству пациентов воспользоваться персонализированными и более эффективными медицинскими и стоматологическими продуктами.

Материалы для 3D-печати для высокотемпературных применений

Использование 3D-печати для приложений, подверженных повышенным температурам, создает спрос на термостойкие материалы.

Это приводит к тому, что все больше производителей материалов, а также производителей систем разрабатывают и запускают новые материалы для удовлетворения спроса.

Одним из примеров этого является сотрудничество между Roboze, итальянским производителем экструзионных 3D-принтеров, и SABIC, химическим гигантом, над аморфной термопластичной полиимидной нитью под названием EXTEM AMHH811F.

Новый материал отличается высокой устойчивостью к высоким температурам благодаря способности отклонять тепло до 230 ° C. Материал также имеет температуру стеклования 247 ° C, которая, по мнению партнеров, является самой высокой среди всех материалов для 3D-печати. Кроме того, он предлагает отличные огнестойкие свойства, хорошую химическую стойкость и сохраняет свою механическую прочность при высоких температурах.

Аналогичным образом Essentium добавил высокотемпературный нейлон в портфель материалов для своей высокоскоростной экструзии ( HSE) технологии. Применения нового материала включают компоненты машин, приспособления или приспособления для аэрокосмической, полупроводниковой, нефтегазовой промышленности и др.

Разработка алюминиевых сплавов для металла АМ

Согласно недавнему отчету, алюминий останется самой быстрорастущей группой металлов для AM в течение следующих десяти лет. Одним из факторов, способствующих этому росту, является глобальная цепочка поставок алюминия, которая все больше признает AM как возможность нового поколения в производстве алюминия.

Поэтому естественно видеть ускоренное развитие материалов из алюминиевых сплавов для 3D-печати металлами.

Одно примечательное событие связано с сотрудничеством между Oerlikon, экспертом по материалам, Linde, компанией по промышленным газам, и Мюнхенским техническим университетом (TUM).

Поддержано 1,7 евро. миллионов долларов, команда стремится вывести на рынок 3D-печати новый высокопрочный алюминиевый сплав.

Разработка алюминиевых сплавов связана с множеством проблем, таких как потери легирующих элементов на испарение и риск возникновения микротрещин из-за высокой температуры окружающей среды.

Команда намерена преодолеть эти проблемы, чтобы сделать новые сплавы доступными для аэрокосмической и автомобильной промышленности, где прочность и уменьшенный вес являются ключевыми требованиями.

Разработка ударопрочного алюминиевого сплава для автомобильной 3D-печати

В другом примере инженерная группа EDAG разработала новый алюминиевый сплав в рамках исследовательского проекта CustoMat_3D, направленного на адаптацию AM для серийного производства автомобилей.

В настоящее время алюминиевые сплавы для AM не соответствуют требованиям автомобильной промышленности, таким как характеристики краш-тестов. Недавно разработанный материал призван преодолеть эти проблемы, обеспечивая как более высокую прочность, так и более высокое удлинение при разрыве.

Материал был протестирован для нескольких автомобильных применений и показал положительные результаты. Например, удалось снизить вес динамического тяжелонесущего колесного суппорта и сложного компонента с высокими требованиями к жесткости в области колесной коробки. Некоторая экономия составила более 30 процентов от ожидаемого потенциала.

Алюминий для плавления порошка и прямого осаждения энергии

В дополнение к приведенным выше примерам производителями систем также были представлены алюминиевые материалы. В прошлом месяце компания VELO3D, производитель 3D-принтеров для порошкового наплавления металла (PBF), выпустила алюминиевый сплав F357, который отличается своей способностью анодироваться.

Анодирование - это процесс создания оксидного слоя на поверхности металлической детали для защиты от коррозии или обеспечения лучшей поверхности для окраски.

Алюминиевый сплав F357 является пользуется все большим спросом, особенно в аэрокосмическом и автомобильном секторах.

Хотя алюминий по-прежнему наиболее широко используется в PBF, некоторые компании адаптируют этот материал для прямого энергетического осаждения, процесса, в котором для создания конструкций используются мощные лазеры. , слой за слоем, непосредственно из порошковых материалов.

Одним из примеров является компания Optomec, специализирующаяся на DED, которая выпустила алюминиевые сплавы для своей технологии LENS. По заявлению компании, ее алюминиевые сплавы обеспечивают отличную отделку поверхности, высокую производительность наплавки и плотность около 99,9%.

Продолжение усилий по сертификации материалов для 3D-печати

Сертификация материалов так же важна для продвижения 3D-печати, как и разработка материалов. Это помогает доказать стабильность деталей AM, открывая путь для производственных приложений.

В настоящее время ведутся работы по сертификации материалов для 3D-печати. Недавнее исследование было предоставлено компанией UL по сертификации в области науки о безопасности, которая опубликовала исследование о влиянии 3D-печати на критически важные для безопасности свойства полимера.

Результаты позволили группе стандартов разработать основу для оценки и квалификации полимеров для 3D-печати, в частности, огнестойких волокон ABS и PEI.

Согласно UL, «результаты исследования предоставляют предварительные знания, необходимые для разработки руководств по сертификации полимерных материалов, предназначенных для 3D-печати, и рекомендаций по составлению требований».

Характеристика материала

Постоянство имеет решающее значение для аддитивного производства. И он начинается с контроля и определения характеристик исходного материала.

При производстве качество сырья будет определять качество конечного продукта. Но что такое качественный AM-материал и как его оценивать? Например, для порошкового материала качество зависит от множества переменных, включая размер частиц, морфологию, термические свойства, влагопоглощение и многое другое.

При таком количестве факторов, влияющих на качество материала, определение характеристик материала - процесс исследования и измерения свойств материала для определения характеристик материала - становится критически важным.

Вот почему приятно видеть, как компании начинают заниматься характеристиками материалов для AM.

В начале года компания Element, мировой лидер в области сертификации материалов и продуктов, объявила о запуске специализированной установки для определения характеристик порошков AM.

Новое испытательное оборудование позволит для анализа химического состава, ситового анализа порошка, гранулометрического состава, скорости потока и других тестов - все для того, чтобы убедиться, что порошок подлинный, чистый, однородный и готовый к обработке.

Материалы для 3D-печати:развивающийся сектор

Новости о новых разработках, партнерствах и стандартизации в области материалов для 3D-печати появляются почти ежедневно. Это указывает на динамичный сектор, который растет в ответ на спрос на современные, ориентированные на производство материалы.

В будущем мы ожидаем, что темпы инноваций в материалах будут расти, расширяя выбор материалов и открывая новые возможности и новые рынки для 3D-печати.

Чтобы узнать больше о состоянии рынка материалов для 3D-печати, ознакомьтесь с нашим последним отчетом о аддитивном производстве за 2020 год здесь .