特種工程塑料是指綜合性能較高,長期使用溫度在150°C以上的一類工程塑料,主要包括聚苯硫醚(PPS)、聚酰亞胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)等。由于特種工程塑料熔點高,粘度大,一般加工溫度都在300°C以上,有的甚至達到400°C,而普通的3D打印溫度都是在300°C以下,難以滿足高溫連續(xù)擠出的條件。所以,特種工程塑料零部件制品很少用3D打印成型,更多的是通過注塑和機加工的方式來獲得。但是注塑設(shè)備和模具費用大,機加工切削廢料多,這就造成了不必要的浪費。
在傳統(tǒng)的PEEK成型加工過程中注塑工藝和熱成型對制品性能影響很大,因而要注意相態(tài)轉(zhuǎn)變和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系,關(guān)于這一點很多學(xué)者已經(jīng)專門討論過。通過調(diào)整熔體溫度、噴嘴溫度、模具溫度等來控制制品的結(jié)晶速度和結(jié)晶度,加上后處理的熱處理工藝,都可以有效提高制品的綜合性能。還有一些改性過的增強型PEEK村料配比,有助于提高制品的力學(xué)性能。由于PEEK材料成型的特殊性,普通的3D打印機不能滿足高溫和熱處理的條件,即便能夠提高溫度打印制品,制品質(zhì)量水平也較低。因此,有必要針對性的開展高溫3D打印機和高適應(yīng)性耗材的開發(fā),以適應(yīng)更加苛刻的材料打印條件,真正實現(xiàn)特種工程塑料的按需化3D打印。
3D打印設(shè)備發(fā)展至今,已經(jīng)有20多年的歷史。最早的3D打印機出現(xiàn)在上世紀80年代初,起初是Hideo Kodama開發(fā)的光固化機型,到1988年發(fā)展到熔融沉積機型,隨后Stratasys公司于1992年推出商用級的打印機。新的打印設(shè)備伴隨著新的成型技術(shù)而不斷涌現(xiàn),打印功能愈加強大。常用的打印機主要是以打印低熔點塑料為主,包括PLA、ABS等樹脂,還有液態(tài)型光固化樹脂,由于起步較早,這些材料已經(jīng)得到成熟的應(yīng)用,并且在各類打印機上打印效果明顯,打印精度和性能甚至可以媲美注塑部件。