更新时间: 2018-07-29 00:39:30 查看次数: 2148
尼罗河聚合物在Ultimaker 3上的3D打印PVDF零件。
制造业中一些最受欢迎的聚合物整体难以进行3D打印。像PEEK和PEKK这样的一些产品最近只能用于3D打印，因为3D打印机已经发展并且能够在高温下进行打印。PVDF是一种在许多行业中众所周知的材料，现在由几家公司商业化用于3D打印。PVDF非常有前途，因为它不需要高温3D打印机进行打印，但确实为3D打印开辟了一些非常有趣的功能。我们对材料进行了更深入的研究，并采访了不同公司的专家，以便您可以查看这些材料是否适合您的业务。
PVDF有哪些应用？
聚偏二氟乙烯（PVDF）自20世纪60年代开始出现。它对核辐射的抵抗力使其成为可用于核工业的材料; 它也用于纸浆和纸张。然后将其用途扩展到化学工厂，地下燃料密封，海上石油平台等的管道和管道。
直到最近，PVDF还没有出现在3D打印行业，但这种情况正在发生变化。目前不止一家公司正在运输由阿科玛的Kynar PVDF材料制成的长丝，据传有一些公司正在研究其他供应商提供的其他PVDF长丝，包括索尔维（Solef），大金（Neoflon或Polyflon）， Kureha（KF聚合物） 或3M Dyneon。Solvay全球产品应用经理布莱恩亚历山大告诉3DPrint.com，“我们量身定制材料并为相关AM技术开发特定等级。我们在各种含氟聚合物方面拥有丰富的经验，包括PVDF，我们正在开发用于FFF / FDM工艺的优化灯丝“
位于犹他州Centerville的尼罗河聚合物公司最近开始提供所谓的Fluorinar-H，这是一种基于Kynar的长丝，专为工业级3D打印而设计。它们具有100％的Kynar等级，而其他产品是混合物，包括Nile Polymers的Fluorinar-C PVDF共聚物长丝。其他提供Kynar产品的公司是3DXTech 和Convena Polymers。
PVDF有什么特别之处？
那么PVDF有什么特别之处呢？为什么它有可能成为3D打印的抢手材料呢？有核抗性因素，这应该吸引核电行业中越来越多的3D打印应用。它还具有很强的耐化学性，与各种化学品（包括石油，天然气和润滑剂）以及全卤代烃类，醇类，酸类和碱类长期接触良好。它也具有抗紫外线功能，可以暴露在阳光下多年而不会失去其机械性能。它具有优异的材料释放性能，可以用γ射线灭菌而不损失拉伸强度，并且具有低烟和火焰特性 - 基础树脂的额定值为V-0。它还具有高达150oC的高连续使用温度。
PVDF是非吸湿性的，这意味着它不吸收水分，不需要特殊的干燥或储存，这与PLA和尼龙等材料不同。它具有长期的水解稳定性，并且纯净形式是食品安全的。
PVDF非常适合各种应用。由于其高机械强度，耐化学性和低渗透性，Kynar被用作接触表面，用于腐蚀性流体的生产，储存和转移。它还用于机械部件，制造容器，储罐，泵，阀门，过滤器，热交换器，塔填料，管道系统等。它对火灾，化学品，冲击和磨损的抵抗力使其成为电线和电缆的良好候选者，并且它还在电力和电子设备中具有许多应用，例如保护性护套，压力通风系统和通信电缆。
在汽车工业中，Kynar被用作燃料管线和加油站燃料泵，装饰薄膜，HEV / EV电池中的粘合剂，模塑和热成型车身部件以及用于防腐蚀的罐式拖车衬里的屏障衬里。
PVDF的3D打印应用是什么？
这些是PVDF的一些一般应用，但在3D打印方面呢？作为一种3D打印材料，纯PVDF是如此新颖，以至于尚未在广泛的基础上证明自己，但其上述特性使其成为航空航天和汽车行业以及电子，建筑领域3D打印应用的有希望的候选者。材料和核应用。它可能是用于原型制造和小批量生产的良好材料，尤其是在需要耐化学性的物质（例如工业阀门）中。
尼罗河聚合物在Ultimaker 3上的PVDF 3D打印部件。
3DPrint.com联系了PVDF灯丝的生产商以了解更多信息。阿科玛的Guillaume de Crevoisier告诉我们，“ 基于Arkema的Kynar?PVDF的长丝非常特别，因为它们比许多其他挤出印刷材料更坚固，更具各向同性。”
尼罗河聚合物公司的Howard Fisher回应了我们在3D打印中使用PVDF的一些现实例子：
“上周，我们为自动瓶灌装站印制了一个三件式夹具，其中要求高纯度聚合物的批次 可追溯性回到制造点。我们还在6英寸管柱上完成了一系列直径为1,2和3英寸的法兰印刷。这些将被插入PVDF / FRP双层压酸储罐中，并且热气体焊接到罐内衬里，该衬里也由PVDF制成。我们的印花用作耐化学性衬里，然后用玻璃纤维复合材料包裹，以提供机械强度。 我们正在为手动泵送水净化系统打印多个过滤器。PVDF过滤器可以进行积极的化学清洁。 我们正在设计用于制药应用的化学品储存容器。传统上这些都是由不锈钢制成，但很容易生物膜生长，这需要CIP（就地清洁）程序。CIP导致不锈钢表面上的粗糙或锈蚀以及可能的下游工艺污染。我们将在Fluorinar-C中印刷这些容器，并将卫生配件直接装入印刷品中。“
Convena的Volker Kappius告诉我们，他们的初始客户是“ 大学和航空航天业以及在线长丝经销商。” Arkema全球业务总监Guillaume de Crevoisier 向3DPrint.com提到“ 我们的客户选择Firewire细丝可以打印各种部件用于化学处理操作，例如固定装置和阀门组件，以及可能暴露于酸，溶剂和其他刺激性化学品的配件。阿科玛的Kynar PVDF因其耐化学性而广受认可，我们的客户发现它在这些应用中非常有效。“
PVDF的可印刷性如何？
我们向尼罗河聚合物的Howard Fisher询问了使用这种材料的情况：
“ 当我们第一次生产Fluorinar-H长丝时，我们遇到了底板翘曲的问题。这限制了我们的印刷品到小的低应力形状，仍然经常需要大的边缘。印刷是可能的但不是最佳的。我们开始尝试不同种类的PVDF共聚物，并发现一种长丝与聚乙酸乙烯酯（PVA）胶棒粘合良好，该胶棒应用于加热的玻璃印刷床。我们在Ultimaker 3中印刷了各种各样的零件，我们唯一的限制是印刷量大小。零翘曲。不需要加热室。不需要昂贵的打印机。现在，化学家和工程师能够在消费级打印机上创建功能实用的零件。 我担心这么多输出的3D打印机是垃圾。由于可用的塑料毫无价值，因此通常很难找到令人兴奋的真实世界的塑料3D打印应用程序。我想用Fluorinar-C PVDF改变它。“
Dogbone拉伸强度棒在Ultimaker 3上印刷在PVDF中
由尼罗河聚合物在Ultimaker 3上印刷的PVDF中的狗骨拉伸强度条。
Convena的Volker Kappius告诉3DPrint.com，
“用于3D打印的PVDF长丝的实际挤出已经是一种艺术。在挤出后的冷却中，初始PVDF会在某些情况下导致长丝收缩空隙。这些空隙不仅是化妆品问题，而且可能导致印刷层线的尺寸一致性不一致。我只能说PVDF在标准温度3D打印机上运行非常顺畅，并且流动性比PLA或ABS好得多。“
经销商3Dogg的Bart Ebus告诉 3DPrint.com，
“PVDF-C（共聚物）非常容易在任何3D打印机上打印。几乎没有翘曲，大型物体也不是问题。另一方面，PVDF-H打印起来要困难得多。”
设置
PVDF不是一种超高温材料，它可以在大多数开放式材料消费者3D打印机上打印，这是一个令人兴奋的问题。它应该在240-260℃的温度下挤出，在100℃的加热床可以帮助防止翘曲。最好的印刷表面通常被认为是PEI板材，使用胶棒（但Howard和Bart Ebus直接在玻璃板上用胶棒印刷）。当在10至30mm / s之间相对缓慢地挤出时，PVDF效果最佳。Bart Ebus提到他在Creatbot F160上的最佳设置是他使用“喷嘴温度为250oC，床温为100oC，20 mm / s带帽沿，并使用Elmers Purple进行粘合。
成本
PVDF灯丝的缺点是价格昂贵。然而，这并不是普通制造商会购买的那种长丝 - 它更像是一种工业上适合的材料。它的优良特性也应该使它值得付出代价。尼罗河聚合物以1.75毫米和2.85毫米的直径销售500克 Fluorinar-H长丝，价格为100美元。3DXtech以500美元的价格出售他们声称的ESD安全PVDF，价格为170美元。虽然我们不确定灯丝的测试协议是什么。此外，有趣的是，他们没有使用Quadrant的Symalit ESD Safe颗粒，但显然他们选择了Kynar，然后通过自己复合使其成为ESD安全的吗？普通的PVDF阀芯在3DXtech上的售价为130美元，售价为130美元。这两个都是Arkema Kynar根据。Covena不会在其灯丝网站上公布价格，但他们也将Kynar用于长丝，但也有3M的Dyneon PVDF，它们作为再生料和原始颗粒出售。在3Dogg上，PVDF-H和PVDF-C的500克卷轴为125欧元。
安全
另一个需要注意的重要事项是PVDF也应始终仅用于带过滤器的封闭式3D打印机。绝不应将PVDF材料加热到350oC以上，因为它会释放出有毒的烟雾，如氟化氢。向更多工业材料的转变也应伴随着工业安全标准。
结论
作为3D打印材料的PVDF的开发应该为新的3D打印应用打开许多门。可以在普通台式3D打印机上进行3D打印的事实可以引起广泛采用。已经习惯使用PVDF的工业公司将欢迎这一发展。PVDF可用于的应用很多，其作为3D打印材料的发布是扩大3D打印用于工业生产的又一步。
