Partijiet tal-PTFE apposta għall-ħiters-parentesi tal-immuntar, blokki terminali, spacers speċifiċi-tipikament jeħtieġu magni għaljin. 3L-istampar D ta' PTFE, għalkemm ta' sfida, issa huwa possibbli u jipprovdi mod biex jiġu prodotti malajr komponenti kumplessi, ta' darba-mingħajr għodda. Il-manifattura addittiva qed tagħmel progress fl-applikazzjonijiet tat-tisħin industrijali, billi toffri prototipi mgħaġġla u spare parts fuq-on demand għall-assemblaġġi tal-heater PTFE. Madankollu, it-teknoloġija għadha qed timmatura, u l-fehim tal-kapaċitajiet u l-limitazzjonijiet attwali tagħha huwa essenzjali għal adozzjoni realistika.
Għaliex PTFE Huwa Diffiċli biex Jistampa Konvenzjonalment
Ħafna mill-proċessi tal-istampar 3D jiddependu fuq it-tidwib ta 'filament u l-estrużjoni tiegħu saff b'saff (immudellar ta' depożizzjoni mdewba, FDM). PTFE ma jdubx u fluss bħal termoplastiċi; għandha viskożità tat-tidwib estremament għolja-essenzjalment ma ssirx fluwidu biżżejjed għall-istampar ibbażat fuq l-estrużjoni-. Minflok, PTFE jgħaddi direttament minn stat solidu għal stat tal-gomma, pejst-qabel jiddekomponi f'madwar 327 grad . Din l-imġieba tagħmel l-istampar FDM konvenzjonali ta 'PTFE pur imprattikabbli.
Tfaċċaw żewġ approċċi alternattivi ta’ manifattura addittiva biex jegħlbu din il-limitazzjoni:
Estrużjoni tal-pejst bis-Sinterizzazzjoni
Komponent tal-heater PTFE stampat 3D jista 'jiġi prodott bl-użu ta' metodu ta 'estrużjoni tal-pejst. Trab tal-PTFE jitħallat ma 'binder likwidu biex jifforma pejst li jiġi estruż minn żennuna fina. Il-"parti ħadra" stampata mbagħad tiġi suġġetta għal pass ta' tneħħija tal-irbit (tneħħi l-binder b'mod termali jew kimiku) segwit minn sinterizzazzjoni f'temperatura għolja -(madwar 380 grad). Matul is-sinterizzazzjoni, il-partiċelli PTFE jingħaqdu flimkien, u jiffurmaw struttura solida, għalkemm kemmxejn poruża.
Dan il-proċess huwa analogu għall-iffurmar tal-injezzjoni tal-metall (MIM) u jipproduċi partijiet bi proprjetajiet mekkaniċi li jersqu lejn dawk tal-kompressjoni-PTFE iffurmat, iżda b'xi porożità residwa. PTFE stampat 3D sinterizzat tipikament juri densità kemmxejn aktar baxxa (2.10-2.15 g/cm³ kontra 2.17-2.20 g/cm³ għal PTFE iffurmat verġni) u saħħa tat-tensjoni mnaqqsa (18-22 MPa meta mqabbla ma '25-30 MPa għal forom ta' stokk bil-makna).
PFA bħala Alternattiva Printable
Perfluoroalkoxy alkane (PFA) huwa fluworopolimeru li jista' jiddewweb{0}}proċessabbli bi proprjetajiet simili ħafna għal PTFE-reżistenza kimika eċċellenti u temperatura ta' servizz kontinwu sa 260 grad . Il-PFA huwa disponibbli bħala filament għal printers FDM mgħammra bi -truf sħan ta 'temperatura għolja (Aktar minn jew ugwali għal 350 grad) u kmamar imsaħħna biex jipprevjenu t-tgħawwiġ.
Filwaqt li l-PFA mhuwiex PTFE, ħafna drabi huwa aċċettat f'applikazzjonijiet ta' tisħin kimiku fejn il-PTFE inkella jkun speċifikat. Il-partijiet tal-PFA jistgħu jiġu stampati direttament mingħajr sinterizzazzjoni, u jiksbu densità kważi sħiħa u adeżjoni tajba bejn is-saffi. Il-kompromess-huwa l-ispiża: il-filament PFA jiswa b'mod sinifikanti aktar mis-sistemi bbażati fuq trab-PTFE, u t-tagħmir tal-istampar jeħtieġ kontroll tat-temperatura b'ċirku magħluq-.
Applikazzjonijiet Prattiċi għall-Komponenti tal-Heater PTFE
Il-ħila li tipprintja spacer tad-dwana matul il-lejl hija realtà prattika għall-manifatturi tal-heater u t-timijiet tal-manutenzjoni. Komponenti speċifiċi li huma-adattati tajjeb għall-istampar 3D jinkludu:
Parentesi tal-immuntar: Ġeometriji mhux-standard għat-twaħħil ta' ħiters tal-PTFE ma' tankijiet ta'-forma fard. Parentesi li tieħu ġimgħatejn għall-magna minn billetta PTFE tista 'tiġi ddisinjata u stampata fi 48 siegħa.
Alloġġi terminali: Għatti protettivi fuq it-terminali tas-sezzjoni kiesħa. Dawn ma jaraw l-ebda tagħbija mekkanika u temperaturi moderati biss (Inqas minn jew ugwali għal 100 grad), jagħmlu l-porożità inqas kritika.
Spazjaturi u standoffs tad-dwana: Komponenti li jżommu lakuni preċiżi bejn ħiters jew bejn ħiter u ħajt tat-tank. Ir-rekwiżiti strutturali baxxi ta 'spacers huma faċilment milħuqa minn PTFE stampat.
Gwardji kontra t-titjir u tarki kontra t-taqtir: Forom mgħawġa kumplessi li jipprevjenu t-titjir kimiċi milli jilħqu konnessjonijiet elettriċi. Il-porożità żgħira ta 'PTFE sinterizzat ma tikkompromettix il-protezzjoni kontra t-tixrid.
Għall-utenti finali-li joperaw linji tal-kisi jew reatturi kimiċi, aKomponent tal-heater PTFE stampat 3Djistgħu jiġu prodotti fuq-talba, u b'hekk tiġi eliminata l-ħtieġa li tinħażen varjetà wiesgħa ta' spare parts. Inventarju diġitali tal-fajls tal-partijiet jippermetti li bracket miksur jiġi stampat lokalment, u jnaqqas il-ħin ta 'waqfien minn ġimgħat għal sigħat.
Limitazzjonijiet kurrenti: Fejn l-istampar 3D għadu ma jistax jissostitwixxi PTFE bil-makna
Il-manifattura addittiva għall-komponenti tal-heater PTFE mhijiex sostituzzjoni universali għall-magni tradizzjonali. Għad hemm diversi limitazzjonijiet:
Porożità u Qawwa Dielettrika
PTFE stampat sinterizzat għandu porożità li tista' titkejjel (tipikament 3-8% volum vojt). Dan inaqqas is-saħħa dielettrika tiegħu meta mqabbel ma 'PTFE kompletament dens, maħdum bil-makna. Għal komponenti li jservu bħala iżolaturi elettriċi ħdejn terminals ħajjin (eż., blokki terminali jew standoffs li jiżolaw elementi ta 'tisħin), il-prestazzjoni dielettrika mnaqqsa tista' toħloq riskju ta 'traċċar jew ark flash. Il-biċċa l-kbira tal-komponenti PTFE stampati bħalissa huma rakkomandati biss għal rwoli mhux-dielettriċi-kritiċi.
Qawwa Mekkanika Taħt Tagħbija Sostnuta
PTFE bil-makna jista 'jiflaħ stress kompressiv kontinwu ta' madwar 4–5 MPa (600–700 psi) bi creep minimu. PTFE stampat sinterizzat juri rati ta' creep ogħla u saħħa ta' rendiment aktar baxxa, li jagħmilha mhux adattata għal flanġijiet li jġorru tagħbija-, partijiet li jżommu l-pressjoni-, jew komponenti soġġetti għal torque għoli tal-bolt. Parentesi li trid tappoġġja l-piż ta 'heater PTFE ta' 3 kW xorta għandha tkun maħduma minn PTFE verġni jew PFA.
Reżistenza Kimika tal-Porożità
Filwaqt li l-PTFE innifsu huwa kimikament inert, il-pori miftuħa f'parti stampata jistgħu jaqbdu likwidi tal-proċess. F'ambjenti aggressivi (eż., aċidu nitriku kkonċentrat jew aċidu kromiku jaħraq), il-likwidu maqbud fil-pori jista' jespandi waqt iċ-ċikliżmu termali, u jikkawża mikro-qsim u eventwali ħsara fil-parti. Trattamenti tas-siġillar (eż., impregnazzjoni b'xama 'fluworinata) jistgħu jnaqqsu l-porożità iżda jżidu passi tal-proċess.
Ċertifikazzjoni tal-Materjal
Ħafna applikazzjonijiet ta 'tisħin industrijali jeħtieġu traċċabilità u ċertifikazzjoni tal-materjal (eż., ASTM D4894 għal PTFE) . 3Komponenti stampati D bl-użu ta' trab personalizzat-formulazzjonijiet tal-legaturi jistgħu għadhom ma jkollhomx l-istess ċertifikazzjonijiet, u jillimitaw l-użu tagħhom f'industriji regolati bħall-manifattura farmaċewtika jew semikondutturi.
Ir-Rwol tal-PFA fit-Tgħaqqid tad-Differenza
Għal applikazzjonijiet li jeħtieġu proċessabbiltà ta' tidwib-u proprjetajiet mekkaniċi superjuri, l-istampar PFA joffri soluzzjoni aktar matura. Komponenti PFA jistgħu jiġu stampati fuq printers FDM ta' -temperatura għolja (eż., bl-użu ta 'magni kapaċi polyetherimide (PEI) jew polyetheretherketone (PEEK)-) b'adeżjoni ta' saff b'saħħitha biżżejjed għal parentesi funzjonali u housings terminali. L-iżvantaġġ primarju huwa l-ispiża-Il-filament tal-PFA jista 'jaqbeż il-500perkilogramm, meta mqabbel mal-500perkilogramm, meta mqabbel ma' 50–100 għal kull kilogramma għal filamenti tal-inġinerija standard.
Madankollu, għal applikazzjonijiet ta'-darba, ta' valur-għoli fejn il-ħin ta' waqfien huwa għali, l-ispiża tal-filament PFA hija negliġibbli meta mqabbla mal-iffrankar minn produzzjoni rapida. Djar tat-terminal stampat PFA-li jasal fuq-post f'jumejn kontra parti PTFE maħduma f'ġimagħtejn hija proposta ta' valur konvinċenti għal ħafna faċilitajiet.
Perspettivi futuri: Maturazzjoni tal-Manifattura Addittiva għall-Fluworopolimeri
Il-manifatturi tat-tagħmir qed jiżviluppaw b'mod attiv printers PTFE 3D dedikati li jgħaqqdu l-estrużjoni tal-pejst ta'-temperatura għolja ma' kmamar tas-sinterizzazzjoni preċiżi. Hekk kif dawn is-sistemi jimmaturaw, id-densità u l-proprjetajiet mekkaniċi tal-PTFE stampat huma mistennija li jersqu lejn dawk ta 'forom iffurmati. Fl-istess ħin, metodi tat-test standardizzati għall-fluworopolimeri stampati qed jiġu żviluppati minn korpi tal-industrija bħal ASTM International (Kumitat F42 dwar il-Manifattura Addittiva).
Il-ħila li tipprintja spacer personalizzat mil-lum għal għada hija realtà prattika llum, għalkemm b'xi kompromess tal-prestazzjoni-. Għal komponenti mhux-kritiċi-parentesi, housings, ilqugħ, u spacers-l-istampar 3D huwa diġà alternattiva vijabbli għall-magni. Għal insulazzjoni kritika jew komponenti li jżommu l-pressjoni, il-fabbrikazzjoni tradizzjonali tibqa 'l-istandard.
Konklużjoni
L-istampar 3D joffri flessibilità eċċitanti għal komponenti tal-heater PTFE tad-dwana, għalkemm bħalissa jikkomplementa aktar milli jissostitwixxi l-fabbrikazzjoni tradizzjonali. Ir-rwol tal-manifattura addittiva fit-tisħin industrijali x'aktarx jikber hekk kif il-materjali u l-proċessi jimmaturaw. Il-potenzjal ta'-terminu qrib jinsab fi prototipi mgħaġġla u-spare parts fuq talba għal applikazzjonijiet ta'-stress baxx, mhux-dielettriċi. Hekk kif id-densità sinterizzata titjieb u jitfaċċaw mogħdijiet ta 'ċertifikazzjoni, PTFE stampat se jassumi rwol akbar fid-disinn tal-heater, li jippermetti ġeometriji u customizations li huma sempliċement għaljin wisq għall-magni. Għalissa, tispeċifika aKomponent tal-heater PTFE stampat 3Dhija deċiżjoni prattika għal każijiet ta' użu speċifiċi-waħda li tnaqqas il-ħinijiet u l-ispejjeż tal-inventarju mingħajr ma tikkomprometti s-sikurezza tal-proċess meta tiġi implimentata fil-konfini attwali tat-teknoloġija.
