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先進(jìn)熱塑性塑料聚芳醚酮(PAEK)是一類亞苯基環(huán)通過醚鍵和羰基連接而成的聚合物。其中,PEEK、PEKK這一類PAEK材料在3D打印領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)出現(xiàn),主要應(yīng)用于機(jī)械制造、航空制造和醫(yī)療植入物制造領(lǐng)域。SmarTech預(yù)測PAEK類材料將成為先進(jìn)熱塑性塑料3D打印領(lǐng)域利潤最高的領(lǐng)域,預(yù)計(jì)到2026年,PAEK類3D打印的總收入為11.81億美元,占聚合物3D打印總收入的19% ,占所有專業(yè)級/工業(yè)級聚合物3D打印機(jī)所打印的工程級材料打印量的8%以上。
PAEK類材料可用于兩類3D打印技術(shù),一類是基于材料擠出的FDM 3D打印技術(shù),另一類是基于粉末床熔融的SLS(選擇性激光燒結(jié))3D打印技術(shù)。
近期,在國際上,意大利Roboze和德國INDMATEC等創(chuàng)業(yè)型公司推出了基于材料擠出技術(shù)的3D打印PEEK線材和桌面級3D打印機(jī)。
Roboze在2015年宣布推出的Roboze One +400,據(jù)稱能夠?qū)崿F(xiàn)400℃的擠出溫度,可打印PEEK和PEI細(xì)絲。這款設(shè)備包括一種特殊的冷卻系統(tǒng),能夠穩(wěn)定材料表現(xiàn),避免高溫擠出下容易產(chǎn)生的翹曲問題。德國INDMATEC也在2015年宣布推出了首款真正可用于3D打印的PEEK線材,配套的設(shè)備上市價格約為4萬美元。
目前,國內(nèi)的陜西恒通智能和Intamsys(遠(yuǎn)鑄智能)公司等企業(yè)也已分別針對于PEEK 3D打印材料開發(fā)了基于材料擠出技術(shù)的3D打印機(jī)。
雖然目前PAEK類材料已逐漸可以用于基于材料擠出的3D打印機(jī),但目前這類材料主要還是通過粉末床熔融3D打印設(shè)備成形的,SmarTech在總結(jié)了促進(jìn)PAEK 類材料3D打印應(yīng)用的因素,其中很重要的一個因素是粉末床選擇性激光燒結(jié)(SLS)3D打印技術(shù)對PEEK材料3D打印應(yīng)用的推動,另一個促進(jìn)因素來自于一些高成本行業(yè)的應(yīng)用需求。
在SLS 先進(jìn)熱塑性塑料的3D打印領(lǐng)域,工業(yè)級3D打印設(shè)備制造商德國EOS已將PEEK材料應(yīng)用于SLS 3D打印機(jī),EOS PEEK HP3 材料是世界上首款可用于SLS 3D打印設(shè)備的PAEK類材料,這款材料是針對EOS 的高溫系統(tǒng)EOSINT P 800而開發(fā)的。通過這款材料和系統(tǒng),PEEK 可用來制造醫(yī)療植入物、航空航天、汽車等行業(yè)的零部件。
此外,3D打印技術(shù)一直在對醫(yī)療領(lǐng)域中的組織和骨再生產(chǎn)生著積極影響。而醫(yī)療市場的應(yīng)用需求,也是推動PAEK類材料3D打印市場增長的主要力量。
SmarTech預(yù)計(jì),采用PEEK/PEKK材料制作的醫(yī)療植入物會增加,美國牛津性能材料公司的SpineFab植入物產(chǎn)品就是對激光燒結(jié)PEKK部件承載能力的一次認(rèn)證。一些研究表明PEKK材料的植入物不僅能帶來合適的承載強(qiáng)度,整體質(zhì)量也較輕。
隨著用于材料擠出和聚合物粉末床熔融技術(shù)的先進(jìn)熱塑性材料不斷向市場普及開放,這些材料的增長將進(jìn)一步依賴于特殊應(yīng)用的開發(fā),這些應(yīng)用具有替代高性能產(chǎn)品及行業(yè)中現(xiàn)有的金屬結(jié)構(gòu)與部件的潛力。
據(jù)報道,目前馬德里理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)技術(shù)中心(CTB-UPM)正在與馬德里材料科學(xué)研究所(ICMM-CSIC)及來自西班牙科學(xué)研究委員會的催化與石油化學(xué)研究所(ICP-CSIC)合作,用榨汁后的蘋果渣來制造生物材料,以再生骨頭和軟骨組織。
而由于在此次研究中發(fā)現(xiàn)了新材料,研究人員正在努力開發(fā)新的技術(shù)應(yīng)用,其中3D打印技術(shù)可被用來構(gòu)建定制的生物材料。
專家指出,繼續(xù)這項(xiàng)研究以及將蘋果渣轉(zhuǎn)變成有價值的最終產(chǎn)品有明顯的經(jīng)濟(jì)激勵。