[討論]3D打印手套箱中為什么要控制水氧含量？

隨著3D打�。ㄔ霾闹圃欤┘夹g(shù)的高度靈活性和不斷創(chuàng)新，其在改變著傳統(tǒng)的制造業(yè)的面貌。尤其是其可快速的prototyping、可減少對原材料的浪費(fèi)等優(yōu)勢，越來越受到廣大企業(yè)的青睞。隨著3D打印技術(shù)的不斷突破和 matures，特別是對高精度的部件的制造如航空航天、醫(yī)療器械、精密儀器等的廣泛應(yīng)用，使得3D打印技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛地延伸到了各個領(lǐng)域。但不難發(fā)現(xiàn)，由于3D打印對環(huán)境的要求都極為嚴(yán)格，微量的水分和氧氣的存在都將對打印的材料的性能產(chǎn)生較大的影響，導(dǎo)致最終的成品的質(zhì)量下降。為此，3D打印手套箱應(yīng)運(yùn)而生，通過精確控制水氧含量，為打印過程提供理想的低水氧環(huán)境。工采網(wǎng)將詳細(xì)介紹極限電流型氧化鋯氧氣傳感器在3D打印手套箱中的應(yīng)用及其優(yōu)勢。
3D打印技術(shù)概述3D打�。�3DP）又稱增材制造技術(shù)（Additive Manufacturing Technologies，AM），是一種依據(jù)三維CAD數(shù)據(jù)通過逐層材料累加的方法制造實(shí)體零件的技術(shù)。
以粉末狀的金屬或塑料等可粘合的材料為基礎(chǔ)，通過對其逐層的"打印"而構(gòu)造出復(fù)雜的物體的新型的制造技術(shù)即3D打印。通過對設(shè)計(jì)的輕量化優(yōu)化不僅可進(jìn)一步大大地節(jié)省了原材料的消耗、人力的投入、時間的成本等，還可大大地降低了對能源的消耗和廢物的產(chǎn)生，對于可持續(xù)的發(fā)展具有極大的推動作用。
手套箱在3D打印技術(shù)中的作用1. 提供純凈環(huán)境對于一些對空氣的極為敏感的材料，如金屬粉末、高分子材料等，一旦在空氣中就容易氧化、吸濕或受到各種污染，從而影響打印的質(zhì)量和所用的材料的性能。通過將這些易損的材料置于手套箱的無氧、無水、無塵的純凈的環(huán)境中，對其有效的保護(hù)，使其得以不受外界的各種不良的影響，確保打印過程的順利進(jìn)行。
通過在純凈的環(huán)境下對3D的打印加工，不僅可以有效的減少了材料的氧化和污染，對打印件的質(zhì)量和性能都能有較大的提高。在金屬3D 打印中，純凈的環(huán)境可以減少金屬粉末的氧化，提高打印件的密度和強(qiáng)度。
2. 精確控制氣氛手套箱可以通過精確控制內(nèi)部的氣體成分和壓力，滿足不同材料的3D打印需求。例如，在某些金屬3D打印過程中，需要在特定的氣氛下進(jìn)行，以防止金屬氧化或發(fā)生其他化學(xué)反應(yīng)。手套箱可以通過調(diào)節(jié)氣體流量和壓力，實(shí)現(xiàn)對氣氛的精確控制。
精確控制氣氛還可以提高打印過程的穩(wěn)定性和一致性。例如，在高分子材料3D打印中，控制氣氛可以減少材料的收縮和變形，提高打印精度。
3. 安全操作一些 3D 打印材料可能具有毒性、易燃性或爆炸性，在操作過程中存在一定的安全風(fēng)險。手套箱可以提供一個安全的操作環(huán)境，有效地隔離操作人員與危險材料，降低安全風(fēng)險。
通過配備如氣體檢測報警系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)等一系列的安全裝置的手套箱，可以進(jìn)一步提高操作的安全性。
手套箱在不同類型3D打印中的應(yīng)用1. 金屬3D打印通過對金屬3D打印的關(guān)鍵元件——手套箱的合理的利用，我們不僅可以有效的防止金屬粉末的氧化和吸濕的同時，也可以為后續(xù)的打印工作創(chuàng)造了一個極為理想的打印環(huán)境。通過手套箱的巧妙設(shè)計(jì)，不僅可以對打印過程的每一道工序的操作都能得到完美的控制，且可將打印過程中的所謂的"打印的氣氛"都盡量地降至最低，從而不僅提高了打印的質(zhì)量和性能，而且可減少了對機(jī)器的磨損，對人身的危害，極大的提高了人機(jī)的可靠性和可用性。以如SLM和EBM等的金屬3D打印的典型的代表如手套箱這樣的設(shè)備就至關(guān)重要了。
對于一些高活性的金屬材料，如鈦合金、鋁合金等，手套箱的作用更加重要。在純凈的氣氛下進(jìn)行打印，可以避免材料的氧化和污染，提高打印件的強(qiáng)度和耐腐蝕性。
2. 高分子材料3D打印在高分子材料 3D 打印中，手套箱可以控制打印環(huán)境的濕度和溫度，減少材料的收縮和變形。同時，手套箱還可以防止材料受到灰塵和雜質(zhì)的污染，提高打印精度。
對于一些特殊的高分子材料，如生物可降解材料、導(dǎo)電高分子材料等，手套箱可以提供一個特定的氣氛環(huán)境，滿足材料的打印要求。例如，在生物可降解材料的3D打印中，手套箱可以控制氣氛中的氧氣含量，防止材料過早降解。
3. 陶瓷3D打印通過對陶瓷3D打印的手套箱的巧妙運(yùn)用，不僅可有效的防止了陶瓷粉末的氧化和吸濕，對提高了3D打印的件的質(zhì)量和性能都有著較大的促進(jìn)作用。通過對打印過程的精細(xì)的控制，手套箱不僅能將陶瓷的形制從無形的膠體轉(zhuǎn)化為有形的固體，還能對其燒結(jié)和致密化，從而為其賦予最終的理想的外觀和性能。
對于一些高性能的陶瓷材料，如氧化鋯、氧化鋁等，手套箱的作用尤為重要。在純凈的氣氛下進(jìn)行打印，可以避免材料的雜質(zhì)污染，提高打印件的強(qiáng)度和硬度。
監(jiān)測與控制系統(tǒng)為了實(shí)時保障水氧指標(biāo)，3D打印手套箱配備了高精度的氧化鋯氧氣傳感器和露點(diǎn)傳感器。
工采網(wǎng)推薦的傳感器極限電流型氧化鋯氧氣傳感器 - SO-D0-001 和 SO-D0-010：
工作原理：基于極限電流原理，當(dāng)電壓施加到氧化鋯電解槽時，氧氣被抽到陽極。隨著電壓增加，電解槽內(nèi)的電流會達(dá)到飽和，即極限電流，該電流與環(huán)境中的氧氣濃度成正比。
檢測范圍：0-1000ppm 和 0-1% 氧氣。
特點(diǎn)：高精度、輸出線性、信號對溫度依賴性小，適合惰性氣體手套箱環(huán)境。
德國GFS 露點(diǎn)傳感器 NP330-G：
測量范圍：-80°C DP 至 +20°C DP。
精度：±2°C dp。
特點(diǎn)：用于在線測量空氣中和腐蝕性氣體中的絕對水含量（露點(diǎn)），開關(guān)輸出可編程，用于警報信號。防護(hù)等級 IP65，適用于化學(xué)污染和結(jié)露等苛刻環(huán)境。