中國3D列印網4月23日訊，Shahriar Bakrani Balani最近在土魯斯國家理工學院發表了題為「高性能熱塑性塑料的增材製造：熔融長絲加工的實驗研究和數值模擬」的論文。進一步研究材料和3D列印科學，Balani提供了FFF 3D列印的全面定義，同時著重於工藝參數和材料的重要性。
從使用Chuck Hull和第一臺SLA印表機的3D列印開始，Balani給出了該技術的完整歷史-並解釋了該技術的發展基礎及其工作原理。 Balani概述了三個不同的AM組（基於液體的，基於固體的和基於粉末的）以及所有可能的所得過程。
三個不同的增材製造集團。 [14]
「該論文寫作始於2015年，沒有一臺機器適合列印高性能熱塑性塑料，例如PEEK（聚醚醚酮）。實際上，PEEK是一種高性能的半結晶熱塑性塑料，與FDM（FFF）工藝中通常使用的其他常規聚合物相比，其熔融溫度高於340°C，並且具有更高的粘度。高粘度和高熔化溫度增加了加工這類材料的難度。由於這些特性，限制了將PEEK用作3D列印的原材料。
「但是，在2015年6月，INDMATEC推出了PEEK 3D印表機，這是第一臺用於高溫聚合物的FDM 3D印表機。這款新型3D印表機的構建體積為155 x 155 x 155毫米，配備了高達420°C的熱端。它可以從PEEK中3D列印對象。 FFF（FDM）印表機從1990年到現在的發展表明，它們能夠以更高的精度列印更廣泛的聚合物，同時降低了價格。」
FFF原型的分析水平
Balani指出，關於高性能聚合物的使用還沒有很多研究，Balani僅引用了以前涉及印刷方向，PEEK溫度以及諸如拉伸，撓曲和衝擊強度等影響的幾種來源。
檢查了不同的柵格方向以及與機械性能的關係。其他研究集中在諸如列印速度，溫度，層厚等基礎知識上，最終涉及環境溫度如何影響PEEK拉伸強度。其他研究與表面粗糙度和可能的表面處理有關。
對於PEEK，已經進行了一些有關FFF的研究，從醫學用途開始，並進行了溫度和單絲直徑的實驗-研究人員注意到噴嘴和印刷平臺的溫度對於合適的拉伸強度至關重要。其他研究檢查了熱條件對機械性能以及結晶的影響。
「下一步是在受控環境下，在不同的溫度和需要機械測試的列印參數下列印PEEK樣品。此外，通過紅外熱像儀確定溫度和熱場對於驗證我們的數值模型預測的傳熱將是必要的。因此，我們研究了大分子鏈相互擴散的機制以及在高於熔化溫度的溫度下的弛豫。
但是，相互擴散會在熔融溫度以下以慢速開始，因此確定較低溫度下的弛豫時間可能有助於優化印刷速度。而且，印刷條件對幾根長絲的焊接（粘結）強度的影響是朝向提高粘結強度的一步。為此，將開發一種特定的機械測試來量化絲間粘附力。最後，當將FFF工藝用於高性能熱塑性塑料時，也可以使用聚合物基複合材料。生物來源的複合材料，長碳纖維和玻璃纖維複合材料以及金屬/聚合物混合物材料可以用作獲得新性能的原料。對於所有這些材料，FFF工藝要求在沉積過程中對材料特性進行精細控制，以確保3D列印零件的最佳質量。」
為了確定FFF過程中的結晶動力學，本研究完成的工作順序
PEEK已被廣泛用於各種應用中，圍繞該材料進行了許多研究，從用於小型醫療植入物到塗有抗菌劑的椎間盤，以及使用複合材料。