AIM3D推出專利 Voxelfill多材料3D打印工藝，成形強度可媲美注塑部件

2024年9月26日，南極熊獲悉，德國多材料 3D 打印公司AIM3D在戰(zhàn)略重組之后展示了專利 Voxelfill 工藝的優(yōu)勢，解決了 3D 打印部件強度不一致的問題。

△AIM3D 團隊。照片來自 AIM3D

這項新技術(shù)增強了 X、Y 和 Z 等各個方向的機械性能，從而使 3D 打印部件的強度更接近通過注塑等傳統(tǒng)制造方法實現(xiàn)的強度。通過大量測試驗證了這一工藝后，AIM3D 的 Voxelfill 工藝顯著提高了整體部件的抗拉強度和耐用性。

AIM3D 首席技術(shù)官 ClemensLieberwirth 表示：“當(dāng)然，Voxelfill 工藝特別適合 3D 打印塑料和纖維填充塑料，但它也適合使用CEM工藝3D打印金屬和陶瓷部件?？偟膩碚f，主要優(yōu)勢是更高的構(gòu)建速度和跨層填充?！?/div>

△ExAM 510 3D 打印機。照片來自 AIM3D。

Voxelfill可提高抗拉強度并提高成本效益

Voxelfill 工藝可增強 3D 打印部件的抗拉強度，可達(dá)到注塑強度的 80%，甚至可能達(dá)到100%。該工藝通過將擠出打印與注塑成型相結(jié)合，解決了傳統(tǒng) 3D 打印中 Z 軸的弱點，從而減少了各向異性并提高了結(jié)構(gòu)完整性。

Voxelfill工藝在不同方向上進(jìn)行了測試，包括變體 A、B 和 C，以評估水平 (XY) 和垂直 (Z) 平面的抗拉強度。水平組件的強度達(dá)到 53 MPa，而垂直樣品（通常是 3D 打印的薄弱點）的強度從20 MPa（傳統(tǒng)打?。┨岣叩?40 MPa（使用 Voxelfill）。進(jìn)一步的優(yōu)化正在進(jìn)行中，重點是提高填充密度以最大限度地減少空氣夾雜物并提高抗拉強度。

據(jù) AIM3D 介紹，其顆粒 3D 打印機還可實現(xiàn)經(jīng)濟高效的生產(chǎn)。通過使用再生材料并降低材料成本，這些打印機與傳統(tǒng)的 FDM 打印機相比，提供了更經(jīng)濟的解決方案。Lieberwirth 強調(diào)，該公司的復(fù)合擠出成型 (CEM) 技術(shù)可降低成本，并能夠制造出機械性能與注塑件相似的組件。

△Voxelfill 與傳統(tǒng)塑料3D打印部件抗拉強度對比。圖片來自 AIM3D。

材料多功能性和廣泛的工業(yè)應(yīng)用

Voxelfill 可與多種材料兼容，包括 PA6 GF30 和 PETG 等纖維填充聚合物，以及 ULTEM 9085 等高性能熱塑性塑料。這種多功能性使其適用于汽車、航空航天、軌道車輛和國防等行業(yè)，這些行業(yè)都需要耐用、耐熱的材料。特別是，Sabic ULTEM 9085 具有阻燃性，可耐高溫，是要求苛刻的應(yīng)用的理想選擇。

Voxelfill 工藝支持多材料打印，允許制造商為部件的各個部分定制不同的屬性，例如重量、強度和靈活性。此功能對于制造輕巧耐用的部件特別有用，并且與塑料、金屬和陶瓷材料兼容，進(jìn)一步拓寬了其工業(yè)應(yīng)用。

該公司表示，在最近對纖維填充材料（如 PETG GF30）進(jìn)行的測試中，Voxelfill 的優(yōu)勢顯而易見。水平樣品的抗拉強度達(dá)到 72.4 MPa，而垂直樣品的抗拉強度達(dá)到 40.7 MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了通過傳統(tǒng) 3D 打印方法通常獲得的結(jié)果。該技術(shù)提高了強度的均勻性，達(dá)到 81%，而標(biāo)準(zhǔn) 3D 打印部件的強度均勻性僅為 25%。

此外，配備 Voxelfill 的AIM3D ExAM 510 系統(tǒng)目前支持 150 cm³/h 的構(gòu)建速度，未來計劃升級將產(chǎn)能提高到 300-600 cm³/h。該系統(tǒng)還支持 PEI（聚醚酰亞胺），這是一種以在高溫環(huán)境下的耐用性而聞名的阻燃材料。將 Sabic ULTEM 9085 與該系統(tǒng)結(jié)合使用，可以生產(chǎn)出性能與注塑件非常接近的組件。

該公司計劃繼續(xù)改進(jìn) Voxelfill 工藝，重點關(guān)注材料多功能性和性能優(yōu)化。AIM3D 的 Voxelfill 技術(shù)具有進(jìn)一步提高抗拉強度和擴大其在各個工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，預(yù)計將在未來的 3D 打印中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

過去，Voxelfill 工藝已在丹麥軟件公司Create it REAL中得到應(yīng)用。該公司與 AIM3D 合作，通過其 SlicEx 軟件將Voxelfill 工藝作為 ExAM 255 和 ExAM 510 系統(tǒng)的插件進(jìn)行集成。在Formnext 2023期間，兩家公司都展示了該軟件和插件，從而實現(xiàn)了由金屬、塑料和陶瓷制成的 3D 打印組件的選擇性密度。