以标准塑料颗粒为材料的塑胶无模成型3D打印技术

3DScienceValley — Mon, 16 Aug 2021 10:38:40 +0000

阿博格（ARBURG）是一家全球领先的注塑机生产商，产品范围包括注塑机，机械手系统、交钥匙工程以及辅机。注塑工艺是阿博格的世界。

阿博格从工业塑料加工的角度开发出了全新的增材制造（3D打印）技术——阿博格塑胶无模成型技术（APF），并基于此技术开发了3D打印设备-freeformer，可灵活加工多种经认证合格的标准塑料颗粒。

APF 技术的应用潜力

塑胶无模成型（APF）技术的潜力在于：

材料的多样化——无需预制材料，无需指定供应商采购
可用各种原材料生产——例如批准的特殊材料或预混料的加工。
多种材料及颜色的组合——可制作硬质/软胶材料结合的零件。
高品质的部件生产——制作过程通过熔融极小的料滴的堆积进行生产，生产部件的性能较好。

塑胶无模成型（APF）技术的行业应用方向：

l 用于制造需要坚固、可翻折、抗撕裂、密封性能等功能部件。

l 用于生产系统的工装夹具件或零件，可配备软硬不同的触感表面。

l 用于航空航天的小批量部件，阻燃，耐温等高性能零件。

l 用于医疗行业的医用级材料制作的生物相容性产品或植入物。

l 其他特殊预混料的应用，例如：下图是传导性材料预混料（带碳纳米管的ABS）：手动嵌入LED的直接接触。

APF 技术原理

阿博格无模成型（APF）技术是在拥有长期注塑加工的经验基础上创新的一项增材制造技术。

简单说来，在这一技术中，塑料粒子被高温熔化为微小液滴。塑料液滴逐层涂覆形成成品。

APF是依附且产生于注塑技术，它与阿博格注塑技术的相同和不同点在于：材料制备和注塑机一样，适用标准的合格的塑料原料即可，但摆脱了模具的限制，是小批量部件生产的理想技术。

APF和普通的增材制造原理大同小异，即得到STL格式的3D CAD数据—通过软件将3D数据逐层切分成几何生产数据（包括产品来源，选择的材料，自动生成的支撑结构，切片），由freeformer 3D打印及进行逐层几何打印，最终完成制件。

基于以上原理，APF技术的具体生产流程为：

通过螺杆的旋转抓取塑料颗粒
如同注塑机一样，螺杆分三个区域，加热融化
螺杆上的止回阀关闭，熔体材料的压力持续增大
螺杆继续推动熔融材料向前
压力迫使顶针(黄色显示)向上，如上图
针触碰顶部的脉冲式阀门并使其激活
脉冲式阀门迫使针头向下运动
将熔融材料以液滴的形式推至打印平台上
以最快为350滴/秒的速度快速打印
逐层打印直至完成

开放的材料是AFP 技术的显著特点之一。该技术仅需要使用已经经过认证的标准塑料颗粒材料即可。用户可以使用多种常用的非强化塑料。内置的材料预处理装置可将颗粒融化，这一过程与注塑相同。

此外，基于AFP 技术的3D打印设备freeformner 还具有开放的系统。该设备全部的工艺参数可以自由设计—从逐层的几何形状分析，到材料的预处理，再到液滴的涂覆。

因为高度自由，所以在生产极具功能性工业塑料产品时尤为适合。

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代替小规模注塑生产的3D打印，Arburg阿博格@FormNext 2015

3DScienceValley — Fri, 20 Nov 2015 01:34:22 +0000

“要说塑料的3D打印早已不是新鲜事情了，然而与市场上普遍的要么通过塑料长丝以热融挤压的方式来打印，要么通过光敏树脂以化学的方式来打印不同的是，阿博格打印的是塑料颗粒。一起随3D科学谷欧洲小伙伴来看看他们的设备奥秘在哪里吧～”

来源：阿博格

FormNext上的阿博格

Arburg at FormNext

全球注塑机械制造专家阿博格与2013年10月份推出其首款专业级3D打印机Freeformer，并于2014年10份开始接受世界范围内的订单。凭借着独特的Freeformer，阿博格在行业内创造通过廉价的塑料可以打印的新潮流。

图片：APF（阿博格塑料自由成型）原理（来源阿博格）

阿博格进入增材制造领域的关键因素和驱动力源自于其塑料注射成型领域的专业经验。在塑料制品的开发过程中，通常需要根据塑料制品的设计CAD模型来先获取该产品的原型，如果用户对原型是满意的，这时候就会进入到批量生产阶段，如果批量的规模并不大，那么通过3D打印的方式来实现就往往比传统的开模具的方式要更经济些。阿博格希望开发能够替代经典的大规模塑料注射成型的用于小批量生产的增材制造设备。在Freeformer的开发过程中也融合了阿博格在机械制造领域的经验，并且其所用的塑料颗粒材料基本与现在阿博格现在生产线上用的材料是一致的，这使得不同的生产技术之间没有太大的供应链上的跨度需要调整。

图片：Freeformer工作区（来源阿博格）

Freeformer在材料方面是开源的，用户可以通过自己开发的颗粒材料来测试和使用，这种自由度更加释放了Freeformer的发挥和发展空间。

Freeformer能够打印功能部件以及复杂几何形状的组合件，如果形状过于复杂，也可能在加工的过程中需要支撑材料，虽然支撑材料还需要去除，这有点麻烦，但是考虑到一次完成多个零件而不需要后续组装，还是具有其独特的优势的。

来源：阿博格

Formnext展会上，阿博格还推出了两种新的材料，一种是生物聚合物，另一种是PC / ABS共混阻燃材料。材料是阿博格不断努力的一个重要课题，他们在纤维增强塑料和高温材料的开发独树一帜。

另外增材制造混合材料是另外一个有意思的话题。阿博格在Formnext展会上展出了外圈由具有弹性的TPU材料组成，内部是由生物降解材料制造成的行星齿轮。

会“运动”的工程塑料

3DScienceValley — Fri, 06 Nov 2015 09:38:03 +0000

我们身处在一个充满可能性的世界，一方面金属可以变得很轻，例如波音子公司HRL实验室为国防高级研究计划局（DARPA）开始研发重量比塑料更轻，壁结构比人的头发丝还细一千倍，密度仅为0.9毫克/ CC的空心管金属晶阵。另一方面塑料可以变得很强，例如，美国的Impossible Objects将碳纤维、芳纶（Kevlar）和玻璃纤维等用于3D打印零部件，比传统热塑性材料3D打印出来的部件强度要高2倍—10倍。

这一切欧洲是不甘落后的，一起看看德国工程塑料Igus与Arburg Freeformer的工业级FDM打印机展示的神奇世界！

图片来源：AM

3D打印轴承
如果要举行一场轴承制造的比赛，德国的Igus应该算是工程塑料中的佼佼者，相对于其他轴承制造商，易格斯专注于高性能塑料在工业应用中的运动（该公司所谓的“运动塑料”）。易格斯轴承的独特点是自润滑、耐腐蚀。

Igus每年完成约20亿个测试周期，并在全球范围内拥有超过20万的终端用户。Igus意识到3D打印的方式在产品设计与成型零件方面提供更多的自由。Igus通过利用3D打印的优点来打印复杂的零件，3D打印还允许具有成本效益的独特零件的生产或者小批量系列的零件生产。Igus所制造的零部件不仅包括轴承组件，还包括耐摩擦和磨损等重要部件，如传动螺母或齿轮。

图片来源：Igus

“不挑剔”的FDM打印机
通过德国Arburg Freeformer注塑机生产商生产的FDM技术的3D打印机，Iguldur获得了一系列“运动”塑料产品，Iguldur认为Arburg Freeformer的3D打印机的特别之处在于对于打印材料的“不挑剔”，材料无需特殊加工，也无需使用那些昂贵的材料，到目前为止，Iguldur已经成功打印了轴承、齿轮、传动和驱动丝杠螺母滑块。这帮助Iguldur绕过昂贵的模具开模，对于小批量或者复杂零件的生产，Arburg Freeformer的方案具有更快的生产效率，和更高的性价比，更何况，有些零件只能通过3D打印的方式来完成，不能以任何其他方式来生产。