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提升飞机内饰零件的性能和可重复性:氮化硼纳米管增强PEI 9085 3D打印丝材

发布时间:2024-05-23

3D打印飞机内饰零件对于供应链效率和飞机内饰制造商的产品供应都具有至关重要的益处。通过合格的3D打印内饰零件制造流程,制造商可以利用高效的增材设计,凭借符合最终客户风格或需求的小批量独特元素打造与众不同的乘客体验,并设计更轻的组件。




航空3D打印零部件

在维护、修理和大修(MRO)领域,对供应链效率的影响对于盈利能力至关重要。航空公司和运营商保留备件的大量存货,以确保飞机可以正常使用,但经常会导致保留可能永远不会使用的零件长达数十年,从而造成库存开支的浪费。通过按需3D打印通过认证的零件,航空公司和MRO都可以减少库存,并避免库存荒废。

例如,2017年,我国某航空公司增材制造实验室开发出客舱零件30多种,共生产了500多件成品零件装配在飞机客舱内,实现了飞机上标准零件的快速制造和定制化零件的设计、开发、生产,解决了过去易损零件订货周期长订货成本高的问题。

事实上,增材制造已经在航空航天领域得到了广泛应用, 3D打印终端部件应用也已经开始在商业飞机上变得越来越普遍。

其中,PEI(聚醚酰亚胺)是一种对比PEEK更便宜的替代材料。特别是ULTEM 9085已被广泛应用于航空航天领域。它可以用于制造航空航天部件、电子设备外壳和支架、航空仪表盘等。此外,PEI 9085还可以用于制造汽车零件、医疗器械和电子产品等。

然而,随着航空航天和高端制造技术的发展,对材料性能的要求不断提高,传统材料往往难以满足这些需求,因此需要开发新型复合材料来提升性能。



平替PEEK且更容易打印的增强PEI9085

由大连义邦引入的氮化硼纳米管增强的PEI9085在强度上达到了可以与PEEK匹敌的前提下,又因其自身的某些性能,在3D打印方面更具优势。

首先,在打印精度方面,因为PEI9085的玻璃转化温度高于PEEK,且丝材从喷嘴挤出时依靠的是后方未融化材料向前的推力,因此,随着打印时间的增长,喉管后端的温度随着材料的玻璃转化温度不断升高,PEEK丝材软化,向前的推力逐渐变小,打印头的吐丝量递减,丝材挤出宽度变窄,最终降低了打印零件的精度。

所以,PEEK和PEI9085是两种不同类型的聚合物材料,它们的玻璃转换温度分别是143摄氏度和215摄氏度。由于PEI9085的玻璃转换温度更高,说明它的热稳定性更好,更不容易软化。因此,选择PEI9085作为材料可以提高3D打印的精度和稳定性。




其次,从打印喷头的角度来看,PEEK-CF(碳纤维增强的PEEK)在打印时,由于PEEK的打印喷嘴温度高达420摄氏度,已经超过了碳纤维的碳化温度300摄氏度以上,造成碳化堵塞喷嘴,增加了喷头磨损。而由氮化硼纳米管增强的PEI9085,其增强体氮化硼纳米管的耐高温可达900摄氏度,打印PEI9085的喷嘴温度仅为350-380摄氏度,因此不易堵塞喷嘴,更易于打印。

最后,虽然PEI9085和PEEK均为高性能工程塑料,但它们在后处理方面存在一些差异。PEEK具有更高的耐热性和优越的机械性能,但后处理更为复杂,需要更多工艺步骤以获得理想的表面质量。相比之下,PEI9085在后处理方面相对较容易加工,它对后处理步骤的需要更少。

在应用方向方面,3D打印飞机内饰零件已经应用于商务经济舱座椅组件、头顶行李箱分隔板、PSU假面板、定制设备存储架、座椅扶手、带座椅电源装置的定制座板、用于复合材料和金属板材成型的工具等零部件。

总的来说,氮化硼纳米管增强的PEI 9085 3D打印丝材具有以下优势:提升PEI9085拉伸强度30%-50%,拉伸强度可与PEEK材料匹敌甚至更高,提升抗冲击强度20-25%,提高材料热变形温度,增强高温稳定性和持久性,打印成功率高达95%,广泛适用于FDM/FFF打印机型。


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