Stratasys革新3D打印技術 大幅減少材料浪費
時間：2024-10-20 09:27 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2024年10月19日，3D打印領軍企業Stratasys開發了選擇性吸收熔融（SAF）平臺以解決3D打印的材料浪費問題，有望顯著改善3D打印的環保性能。
粉末3D打印的浪費問題
在各種3D打印技術中，聚合物粉末床系統因"刷新率"要求而產生大量浪費。未燒結的粉末經過打印循環后，只能重復使用有限次數。為維持打印質量，通常需要將高達50%的使用過的粉末與新材料混合，剩余部分則被廢棄。目前，這種材料浪費已被納入粉末床打印的經濟考量中。然而，考慮到尼龍粉末平均成本為50美元/公斤，大規模使用該技術的企業每年僅因材料浪費就可能產生高達六位數的額外支出。
更令人擔憂的是其環境影響。生產1公斤尼龍粉末約產生8公斤二氧化碳當量。根據增材制造研究數據，2023年尼龍粉末總出貨量為6300公噸，相當于50000公噸二氧化碳當量排放，等同于12000輛汽車每輛行駛10000英里的排放量。鑒于平均25%的材料被浪費，減少經濟和環境成本的壓力日益凸顯。
SAF技術：將廢料轉化為零件
Stratasys通過SAF平臺提出了一個創新解決方案，有望大幅提高廢料回收率。該技術利用獨特的設計元素和先進的紅外（IR）熔融策略，與惠普的多射流熔融（MJF）工藝有所不同，SAF技術克服了粉末多次打印循環后分子結構變化帶來的挑戰。其關鍵在于采用單向打印車架，確保打印床上每個位置經歷相同的涂層、加熱和冷卻時間間隔，從而實現一致的熱輸入和均勻收縮。這種對熱環境更高程度的控制使SAF能夠有效整合其他技術無法利用的廢棄尼龍粉末。
△ 一個使用Stratasys的SAF 3D打印技術制造的部件
更環保、更經濟的3D打印
實踐中，SAF平臺為用戶帶來兩大優勢：首先，SAF系統用戶將體驗到更低的材料浪費率，從而降低整體材料成本。SAF系統可以重新利用其他粉末床技術的廢棄粉末，為尋求最小化環境足跡同時保持生產效率的企業提供理想解決方案。
西班牙的Wehl Green等多家試點客戶已經使用激光燒結打印機回收的廢棄聚合物粉末生產零件和工具，并對打印零件的表面光潔度和機械性能給予積極評價。基于這些反饋，Stratasys有信心SAF系統及其廢粉打印升級功能將在市場中占據獨特地位。
Stratasys內部已經進行這個項目多年。隨著增材制造行業調查顯示可持續性日益成為3D打印用戶的高優先級問題，該公司決定在2024年法蘭克福國際精密鑄造及3D打印展覽會（Formnext 2024）上正式推出打印未填充PA12粉末的功能。這一創新不僅有望大幅降低3D打印的環境影響，還將為企業帶來顯著的經濟效益，標志著3D打印技術向 更可持續發展邁出了重要一步。
粉末3D打印的浪費問題
在各種3D打印技術中，聚合物粉末床系統因"刷新率"要求而產生大量浪費。未燒結的粉末經過打印循環后，只能重復使用有限次數。為維持打印質量，通常需要將高達50%的使用過的粉末與新材料混合，剩余部分則被廢棄。目前，這種材料浪費已被納入粉末床打印的經濟考量中。然而，考慮到尼龍粉末平均成本為50美元/公斤，大規模使用該技術的企業每年僅因材料浪費就可能產生高達六位數的額外支出。
更令人擔憂的是其環境影響。生產1公斤尼龍粉末約產生8公斤二氧化碳當量。根據增材制造研究數據，2023年尼龍粉末總出貨量為6300公噸，相當于50000公噸二氧化碳當量排放，等同于12000輛汽車每輛行駛10000英里的排放量。鑒于平均25%的材料被浪費，減少經濟和環境成本的壓力日益凸顯。
SAF技術：將廢料轉化為零件
Stratasys通過SAF平臺提出了一個創新解決方案，有望大幅提高廢料回收率。該技術利用獨特的設計元素和先進的紅外（IR）熔融策略，與惠普的多射流熔融（MJF）工藝有所不同，SAF技術克服了粉末多次打印循環后分子結構變化帶來的挑戰。其關鍵在于采用單向打印車架，確保打印床上每個位置經歷相同的涂層、加熱和冷卻時間間隔，從而實現一致的熱輸入和均勻收縮。這種對熱環境更高程度的控制使SAF能夠有效整合其他技術無法利用的廢棄尼龍粉末。
△ 一個使用Stratasys的SAF 3D打印技術制造的部件
更環保、更經濟的3D打印
實踐中，SAF平臺為用戶帶來兩大優勢：首先，SAF系統用戶將體驗到更低的材料浪費率，從而降低整體材料成本。SAF系統可以重新利用其他粉末床技術的廢棄粉末，為尋求最小化環境足跡同時保持生產效率的企業提供理想解決方案。
西班牙的Wehl Green等多家試點客戶已經使用激光燒結打印機回收的廢棄聚合物粉末生產零件和工具，并對打印零件的表面光潔度和機械性能給予積極評價。基于這些反饋，Stratasys有信心SAF系統及其廢粉打印升級功能將在市場中占據獨特地位。
Stratasys內部已經進行這個項目多年。隨著增材制造行業調查顯示可持續性日益成為3D打印用戶的高優先級問題，該公司決定在2024年法蘭克福國際精密鑄造及3D打印展覽會（Formnext 2024）上正式推出打印未填充PA12粉末的功能。這一創新不僅有望大幅降低3D打印的環境影響，還將為企業帶來顯著的經濟效益，標志著3D打印技術向 更可持續發展邁出了重要一步。
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