案例詳解惠普3D打印材料家族，PP 新材料面向更廣泛的工業(yè)應(yīng)用

魔猴君  知識堂   1612天前

 材料是3D打印至關(guān)重要的一環(huán)，決定著3D打印技術(shù)是否可以突破現(xiàn)有瓶頸，應(yīng)用于更為廣闊的工業(yè)制造領(lǐng)域。惠普3D打印攜手材料合作伙伴，針對工業(yè)領(lǐng)域?qū)τ诹悴考O(shè)計優(yōu)化的應(yīng)用需求持續(xù)進行材料創(chuàng)新，將增材制造技術(shù)推向工業(yè)生產(chǎn)級應(yīng)用?；萜?D打印材料家族中的成員已包括聚酰胺（PA）與聚氨酯 （TPU）兩大類，近日惠普聯(lián)合化工巨頭巴斯夫推出新型高重用性的聚丙烯（PP）3D打印材料，進一步豐富了惠普3D打印材料組合。

      在塑料制造領(lǐng)域，PP 是用量大、成本低的常見材料，廣泛應(yīng)用于汽車、包裝、醫(yī)療、消費品與電子產(chǎn)品塑料零部件制造領(lǐng)域。那么，惠普推出的3D打印PP材料將為工業(yè)制造領(lǐng)域帶來哪些全新的增材制造解決方案？

        本期，將通過惠普3D打印的工業(yè)應(yīng)用案例詳解PP 材料的應(yīng)用價值與性能，并回顧惠普3D打印材料家族中其他兩大類材料的應(yīng)用，看惠普如何通過材料的多樣性推動3D打印技術(shù)規(guī)模應(yīng)用的可能性。

惠普PP 3D打印材料工業(yè)應(yīng)用

 應(yīng)用廣泛的新PP材料

     PP是塑料領(lǐng)域很常見的材料，用量大、成本低，廣泛應(yīng)用于汽車、包裝、消費品和電子產(chǎn)品、建筑、醫(yī)療等制造領(lǐng)域。PP材料是惠普多射流熔融（MJF ）3D打印材料家族中成本相對低的，以較低的成本生產(chǎn)出MJF技術(shù)打印的功能部件，這將激活很多以往因價格限制而無法實現(xiàn)的應(yīng)用，幫助工業(yè)用戶在成本、設(shè)計、性能和產(chǎn)能中實現(xiàn)平衡，找到合適的價格和材料。惠普推出市場的3D打印PP材料，將為工業(yè)領(lǐng)域帶來更豐富的3D打印規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。

惠普3D打印將PP 3D打印材料的特點總結(jié)如下：

• 突破性的經(jīng)濟性：相比起目前HP 3D 打印最常用的材料PA12，聚丙烯的成本相對要低很多，最高可節(jié)省30%的花費。
• 出色的機械性能：PP材質(zhì)是適配于HP Jet Fusion 5200 系列3D打印解決方案，可提供高生產(chǎn)率，并最大程度地減少工業(yè)級制造的浪費。
• 可復(fù)用性：PP材料可以100%回收剩余粉末，進一步提升材料利用率。
• 出色的耐化學(xué)性、低吸濕性和長期耐用性：是管道、流體輸送系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)和容器等要求長期吸水量低的應(yīng)用，PP 材料3D打印零件經(jīng)過相應(yīng)后處理之后，還可用于要求完全不吸水的應(yīng)用。

惠普在前期費了大量精力來研究Multi Jet Fusion技術(shù)與PP材料的適配性，最終解決了其特殊的平面成型性能以及與工程塑料零件難以銜接搭配的問題。在巴斯夫的助力下，適配惠普3D打印技術(shù)的PP材料正式推出，并將廣泛用于汽車、消費品、工業(yè)和醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用。

接下來，我們通過三個PP 3D打印應(yīng)用案例，進一步來了解這款材料的應(yīng)用價值與性能。

案例1-汽車

來源：惠普

       Oechsler是汽車行業(yè)的一系供應(yīng)商，由于材料不同面臨著開發(fā)過程緩慢的挑戰(zhàn)。在PP材料的幫助下，使最初的原型材料和最終部件一致，加快開發(fā)過程，進一步優(yōu)化了設(shè)計，最終開發(fā)出了3D打印的岐管和氣液分離器。在沒有3D打印PP材料的情況下，由于3D打印原型件的材料和最終生產(chǎn)材料不一致，導(dǎo)致原型裝配驗證存在困難，同時也為裝配過程中與其他部件的焊接與測試帶來困難。

        惠普PP 材料能夠有效解決這一問題，Oechsler在原型階段能夠使用與最終部件一致的材料，從而加快開發(fā)過程。同時Oechsler能夠利用原型驗證經(jīng)驗，開發(fā)設(shè)計優(yōu)化的并適合3D打印直接生產(chǎn)的最終部件，從而獲得更多設(shè)計自由度，優(yōu)化部件的流體系統(tǒng)，并可以與注塑生產(chǎn)的PP部件進行焊接，幫助工程師更快的測試整個裝配，由于PP 3D打印材料的耐化學(xué)性與注塑件將相似，在原型驗證階段就開始測試。

      值得關(guān)注的是，案例中Oechsler開發(fā)的歧管和和氣液分離器，可以通過改進設(shè)計提升產(chǎn)品的性能。對于PP 材料，汽車制造行業(yè)可以考慮的3D打印應(yīng)用包括內(nèi)部構(gòu)件、焊接構(gòu)件，流體系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)功能原型等等。

案例2-醫(yī)療

來源：惠普

      疫情期間，歐美國家面臨著呼吸機部件急劇增長的需求，但由于這些市場的供應(yīng)鏈并不完整，傳統(tǒng)制造方式無法應(yīng)對這些需求，惠普3D打印技術(shù)成為優(yōu)選解決方案。例如案例中的西班牙LEiTaT公司，利用惠普PP3D打印材料生產(chǎn)用于新冠治療的呼吸機上的傳感器組件如外殼和蓋子等等，幫助短時間內(nèi)開發(fā)出一臺完整的呼吸機，解決了眾多醫(yī)院的需求。PP生產(chǎn)的部分功能部件展現(xiàn)了優(yōu)秀的延展性和耐化學(xué)腐蝕性。3D打印在新的材料的配合下，填補了當(dāng)前市場供應(yīng)鏈的不足，提升了產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)的時間。

案例3-電子

來源：惠普

     Extol是針對EV/AV車輛的“橋梁式”生產(chǎn)制造商，Extol公司其中一項需求是在批量生產(chǎn)前、功能驗證后，短期小批量的生產(chǎn)電池冷卻系統(tǒng)，并把3D打印成品與做注塑類產(chǎn)品做比較。使用HP 3D打印的PP材料完全滿足了電池冷卻系統(tǒng)對于抗化學(xué)腐蝕性和氣密性的要求，而且3D打印產(chǎn)品時間更短，6天就可以完成從設(shè)計到交貨。

 材料多樣性推動規(guī)模應(yīng)用可能性

      隨著PP材料的推出，惠普3D材料產(chǎn)品組合的陣容不斷擴大，為工業(yè)用戶利用增材制造-3D打印技術(shù)進行產(chǎn)品研發(fā)與創(chuàng)新提供了更豐富的選擇。根據(jù)惠普，無論是專為HP Multi Jet Fusion技術(shù)而設(shè)計還是通過HP Jet Fusion 3D打印解決方案認(rèn)證的材料，都是經(jīng)過層層測試、嚴(yán)格把關(guān)，滿足生物相容性測試（美國藥典），從而更好地滿足各行各業(yè)的3D打印需求。

      接下來，我們通過應(yīng)用案例，回顧一下惠普材料家族中的聚酰胺（PA）、聚氨酯 （TPU）這兩大類更早推出市場的材料在工業(yè)制造領(lǐng)域的應(yīng)用。

l 聚酰胺（PA）材質(zhì)3D打印材料

PA 11

來源：惠普

HP 3D高復(fù)用率PA11是一種延展性強，質(zhì)量高的材料，多用于生產(chǎn)結(jié)實、柔韌的功能性部件，其優(yōu)異的耐沖擊性和柔韌性適用于生產(chǎn)假肢、鞋墊、運動用品等等。例如，德國矯正器制造商OT4就使用PA11打造了靈活、定制化的矯正頭盔、手指矯正器和腳踝矯正器。

PA12

來源：惠普

作為惠普的旗艦材料，HP 3D高復(fù)用率PA12材料，非常適合以較低的單件成本生產(chǎn)堅固、優(yōu)質(zhì)、復(fù)雜的部件。由于其高達80%的粉末復(fù)用率，以及極佳的機械性能和極具性價比的成本優(yōu)勢。國內(nèi)領(lǐng)先的3D打印技術(shù)與應(yīng)用公司黑格科技與惠普攜手，利用PA 12材料打造的高度定制化的3D打印腕手康復(fù)支具，為PA12 材料的代表性應(yīng)用。

了解更多惠普3D打印與黑格科技康復(fù)輔具應(yīng)用請前往《3D打印與康復(fù)輔具白皮書2.0》。

CB PA12

來源：惠普

HP 3D高復(fù)用率CB PA12適用于HP Jet Fusion 500/300系列3D打印解決方案，這種材料以高尺寸精度著稱，能夠生產(chǎn)出極佳機械性能的全彩和白色功能性部件。由它打造的心臟解剖模型幫助Rady Children’s Hospital的醫(yī)生們更好的制定手術(shù)解決方案。

來源：惠普

HP 3D高復(fù)用率PA12 玻璃珠，以其高硬度的特點多用于生產(chǎn)堅硬的高質(zhì)量功能性部件，非常適合需要高剛度的應(yīng)用，如外殼、機箱、固定裝置和工具。

l 聚氨酯 （TPU）材質(zhì)3D打印材料

來源：惠普

BASF Ultrasint TPU01材料由巴斯夫開發(fā)認(rèn)證，適用于HP Jet Fusion 5200 系列3D打印解決方案。作為打造柔性和彈性部件的理想材料，BASF TPU正不斷擴展著最終部件的應(yīng)用范圍。

來源：惠普

    由Lubrizol開發(fā)認(rèn)證的ESTANE TPU M95A 則適用于HP Jet Fusion 4200 3D打印解決方案。由于其彈性高，磨損小，可產(chǎn)生高能量反彈，吸收高能量沖擊，多用于生產(chǎn)鞋、義肢、可穿戴飾品等等。

    惠普3D打印攜手海耀在大中華區(qū)舉辦了新材料新應(yīng)用的線上發(fā)布會，惠普的應(yīng)用專家及材料制造與應(yīng)用端的嘉賓對以上材料及應(yīng)用進行了詳細(xì)講解。敬請前往惠普3D打印，獲取演講回看方式。

來源：3D科學(xué)谷