提升飛機(jī)內(nèi)飾零件的性能和可重復(fù)性:氮化硼納米管增強(qiáng)PEI 9085 3D打印絲材
3D打印飛機(jī)內(nèi)飾零件對于供應(yīng)鏈效率和飛機(jī)內(nèi)飾制造商的產(chǎn)品供應(yīng)都具有至關(guān)重要的益處。通過合格的3D打印內(nèi)飾零件制造流程,制造商可以利用高效的增材設(shè)計(jì),憑借符合最終客戶風(fēng)格或需求的小批量獨(dú)特元素打造與眾不同的乘客體驗(yàn),并設(shè)計(jì)更輕的組件。
航空3D打印零部件
在維護(hù)、修理和大修(MRO)領(lǐng)域,對供應(yīng)鏈效率的影響對于盈利能力至關(guān)重要。航空公司和運(yùn)營商保留備件的大量存貨,以確保飛機(jī)可以正常使用,但經(jīng)常會導(dǎo)致保留可能永遠(yuǎn)不會使用的零件長達(dá)數(shù)十年,從而造成庫存開支的浪費(fèi)。通過按需3D打印通過認(rèn)證的零件,航空公司和MRO都可以減少庫存,并避免庫存荒廢。
例如,2017年,我國某航空公司增材制造實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出客艙零件30多種,共生產(chǎn)了500多件成品零件裝配在飛機(jī)客艙內(nèi),實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)上標(biāo)準(zhǔn)零件的快速制造和定制化零件的設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn),解決了過去易損零件訂貨周期長訂貨成本高的問題。
事實(shí)上,增材制造已經(jīng)在航空航天領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用, 3D打印終端部件應(yīng)用也已經(jīng)開始在商業(yè)飛機(jī)上變得越來越普遍。
其中,PEI(聚醚酰亞胺)是一種對比PEEK更便宜的替代材料。特別是ULTEM 9085已被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。它可以用于制造航空航天部件、電子設(shè)備外殼和支架、航空儀表盤等。此外,PEI 9085還可以用于制造汽車零件、醫(yī)療器械和電子產(chǎn)品等。
然而,隨著航空航天和高端制造技術(shù)的發(fā)展,對材料性能的要求不斷提高,傳統(tǒng)材料往往難以滿足這些需求,因此需要開發(fā)新型復(fù)合材料來提升性能。
平替PEEK且更容易打印的增強(qiáng)PEI9085
由大連義邦引入的氮化硼納米管增強(qiáng)的PEI9085在強(qiáng)度上達(dá)到了可以與PEEK匹敵的前提下,又因其自身的某些性能,在3D打印方面更具優(yōu)勢。
首先,在打印精度方面,因?yàn)镻EI9085的玻璃轉(zhuǎn)化溫度高于PEEK,且絲材從噴嘴擠出時(shí)依靠的是后方未融化材料向前的推力,因此,隨著打印時(shí)間的增長,喉管后端的溫度隨著材料的玻璃轉(zhuǎn)化溫度不斷升高,PEEK絲材軟化,向前的推力逐漸變小,打印頭的吐絲量遞減,絲材擠出寬度變窄,最終降低了打印零件的精度。
所以,PEEK和PEI9085是兩種不同類型的聚合物材料,它們的玻璃轉(zhuǎn)換溫度分別是143攝氏度和215攝氏度。由于PEI9085的玻璃轉(zhuǎn)換溫度更高,說明它的熱穩(wěn)定性更好,更不容易軟化。因此,選擇PEI9085作為材料可以提高3D打印的精度和穩(wěn)定性。
其次,從打印噴頭的角度來看,PEEK-CF(碳纖維增強(qiáng)的PEEK)在打印時(shí),由于PEEK的打印噴嘴溫度高達(dá)420攝氏度,已經(jīng)超過了碳纖維的碳化溫度300攝氏度以上,造成碳化堵塞噴嘴,增加了噴頭磨損。而由氮化硼納米管增強(qiáng)的PEI9085,其增強(qiáng)體氮化硼納米管的耐高溫可達(dá)900攝氏度,打印PEI9085的噴嘴溫度僅為350-380攝氏度,因此不易堵塞噴嘴,更易于打印。
最后,雖然PEI9085和PEEK均為高性能工程塑料,但它們在后處理方面存在一些差異。PEEK具有更高的耐熱性和優(yōu)越的機(jī)械性能,但后處理更為復(fù)雜,需要更多工藝步驟以獲得理想的表面質(zhì)量。相比之下,PEI9085在后處理方面相對較容易加工,它對后處理步驟的需要更少。
在應(yīng)用方向方面,3D打印飛機(jī)內(nèi)飾零件已經(jīng)應(yīng)用于商務(wù)經(jīng)濟(jì)艙座椅組件、頭頂行李箱分隔板、PSU假面板、定制設(shè)備存儲架、座椅扶手、帶座椅電源裝置的定制座板、用于復(fù)合材料和金屬板材成型的工具等零部件。
總的來說,氮化硼納米管增強(qiáng)的PEI 9085 3D打印絲材具有以下優(yōu)勢:提升PEI9085拉伸強(qiáng)度30%-50%,拉伸強(qiáng)度可與PEEK材料匹敵甚至更高,提升抗沖擊強(qiáng)度20-25%,提高材料熱變形溫度,增強(qiáng)高溫穩(wěn)定性和持久性,打印成功率高達(dá)95%,廣泛適用于FDM/FFF打印機(jī)型。
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