3D 打 印

在3D打印技術(shù)出現(xiàn)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行車削、銑削等。

3D打印（即增材制造），其原理與上述方法相反，通過將三維數(shù)字模型切割為薄片，然后逐層打印，通過疊加最終形成一個完整的實體。該制造過程沒有其他中間環(huán)節(jié)，流程更加簡潔、設(shè)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(yīng)用于醫(yī)療保健、航空航天、汽車制造與教育等多個領(lǐng)域。

3D打印與材料預(yù)處理

對于3D打印，合適的材料是關(guān)鍵要素之一。在打印過程中，材料需要經(jīng)過加熱達到熔點，并通過打印機噴嘴噴射出來，從而逐層完成實物的疊加成型。

材料的初始粒徑是至關(guān)重要的參數(shù)。反應(yīng)物的初始粒徑越小，用于熔化材料以及后續(xù)打印所需的能量越少，因此，在實際打印開始前，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，這也能說明，材料預(yù)處理對于3D打印的必要性。

FRITSCH研磨在3D打印中的應(yīng)用

1、納米級研磨與新材料開發(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(shè)備。

以國際空間站中的金屬材料打印為例，多年來，國際空間站作為實驗平臺，旨在減少對地面任務(wù)控制中心的依賴，更多地依靠現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理和制造。通過使用在地球上經(jīng)預(yù)處理的材料粉末，實現(xiàn)在空間站內(nèi)的3D打印，可協(xié)助站內(nèi)獲得更多的備用零件，而不僅僅依靠后續(xù)火箭補給，該方案同樣能夠為空間站的打印過程節(jié)約寶貴的能源。

l  合金材料的開發(fā)

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

這些應(yīng)用的首要目標并不是粉碎，而是開發(fā)與生產(chǎn)復(fù)雜金屬化合物。從原子水平上來看，當(dāng)樣品內(nèi)部存在強烈、長期的應(yīng)力時，更易獲得極均質(zhì)材料（例如無定形鈮酸鎳化合物）。FRITSCH的行星式球磨機不僅能夠進行納米級研磨，而且能夠應(yīng)用于機械合金化，是合金材料開發(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(zhuǎn)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  充氣蓋實現(xiàn)惰氣環(huán)境下研磨

l  EASY GTM系統(tǒng)，壓力、溫度變化輕松監(jiān)測

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

實驗方案：

實驗結(jié)果：對陶瓷顆粒進行納米級研磨，研磨后材料粒徑顯著降低，均勻性顯著提高，樣品D10到D90的粒度分布曲線如圖1所示，該成果有利于后續(xù)相關(guān)工藝的進行，從而使所制造的超級電容器器件具有良好的燒結(jié)密度，如圖2所示。

圖1 鈦酸鋇研磨前后粒度分布曲線圖（藍色-研磨前；黃色-研磨后）

圖2 燒結(jié)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)境問題，不規(guī)則塑料碎片是我們關(guān)注的焦點。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，對這些材料進行重復(fù)利用不失為一個合理、環(huán)保的選擇。

FRITSCH的通用型切割式研磨機PULVERISETTE 19可以進行轉(zhuǎn)速調(diào)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的大容積進料漏斗可以對初始粒徑高至12cm的樣品進行研磨。

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(zhuǎn)速可調(diào)，可在300-3000rpm或50-700rpm兩種型號中選擇

l  雙列圓錐軸承保證轉(zhuǎn)刀的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，有效增長轉(zhuǎn)刀及軸承的使用壽命

l  選配旋風(fēng)收集器，進料更輕松，高效粉碎并降低樣品的熱負荷

l  可實現(xiàn)清潔拆裝全手動，操作便捷、清潔

應(yīng)用舉例：使用切割式研磨機對PET制品進行研磨

實驗方案：

樣品研磨前后對比：

3、多類型樣品的研磨

3D打印應(yīng)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(zhuǎn)粉碎機PULVERISETTE14加強型可以滿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行研磨，例如塑料、合成樹脂、紙材或糖類等。

可變速高速旋轉(zhuǎn)粉碎機PULVERISETTE14加強型研磨前后的塑料樣品：

可變速高速旋轉(zhuǎn)粉碎機PULVERISETTE14加強型

研磨細度：0.08-6mm

l  轉(zhuǎn)速高達22000rpm，粉碎更強勁，處理更快速

l  多功能研磨，可根據(jù)樣品選擇沖擊轉(zhuǎn)刀或切割轉(zhuǎn)刀

l  選配旋風(fēng)收集器，進料更輕松，高效粉碎并降低樣品的熱負荷

l  觸摸屏操作簡便，電機負載、系統(tǒng)溫度實時顯示，確保可控性

應(yīng)用舉例：使用PULVERISETTE14加強型對聚丙烯顆粒劑進行研磨

實驗配置：

樣品研磨前后對比：

FRITSCH作為材料預(yù)處理專家，能夠為3D打印的實現(xiàn)打好基礎(chǔ)、建立優(yōu)勢，同時也能夠在化學(xué)分析、材料研究、藥物制備、環(huán)境保護等多個領(lǐng)域綻放光彩。