ExOne與匹茲堡大學，3D打印金屬過濾器生產可重復使用的呼吸器

2020年4月28日，南極熊獲悉，粘合劑噴射3D打印機制造商ExOne和匹茲堡大學合作開發(fā)出可重復使用的金屬過濾器，可裝入塑料呼吸器的呼吸器濾芯。

ExOne的粘結劑噴射3D打印工藝可用于生產具有特定孔隙率的金屬零件，可有效過濾掉污染物，同時允許空氣流動。利用其技術，該公司能夠開發(fā)出可重復使用的多孔金屬過濾器，材質有兩種金屬：銅和316L不銹鋼。 據(jù)悉，這款塑料呼吸器濾芯是由匹茲堡大學斯旺森工程學院機械工程與材料科學系設計的。

目前ExOne正在對氣流和過濾效率進行初步測試，并對過濾器進行優(yōu)化，目標是堅持N95呼吸器標準。ExOne解釋說，該組合裝置有可能提供可持續(xù)的、可消毒的個人防護設備（PPE），可長期使用以抵御污染物，如COVID-19（COVID-19是造成當前冠狀病毒大流行的疾?。?br />

ExOne首席執(zhí)行官John Hartner說："我們的團隊一直在努力，為在抗擊COVID-19大流行病的前線醫(yī)務人員提供這個可重復使用的解決方案。我們的客戶經常為各種用途打印多孔金屬過濾器，我們有信心很快就會有一種解決方案，使醫(yī)務人員能夠對金屬過濾器進行消毒滅菌，重復使用，消除浪費。"

"一旦獲得批準，我們可以將這些過濾器打印成各種尺寸，用于呼吸機、呼吸機、麻醉面罩或其他設備。"

△ExOne和Pitt 3D打印的可重復使用的呼吸器與3D打印的金屬過濾器，圖片來自ExOne。

為不同的3D打印金屬過濾器創(chuàng)建不同的孔隙度等級

ExOne的粘結劑噴射技術的工作原理是利用打印頭將液體粘結劑逐層選擇性地沉積到一層薄薄的金屬粉末涂層上，直到形成最終的物體。打印完成之后，一般還需要在熔爐中燒結。

通常情況下，粘結劑噴射的金屬部件被燒結成全密度。但ExOne的技術允許為相關物體建立特定的孔隙度，不同的金屬材料對過濾器的孔隙度要求是不同的。

因此，為了測試不同金屬和孔隙度的過濾器，Swanson學院機械工程和材料科學副教授Markus Chmielus博士領導的研究小組正在使用CT掃描儀分析其微觀結構和孔隙度。為了幫助分析和優(yōu)化過濾器的性能，工程模擬軟件開發(fā)商Ansys公司正在提供額外的計算機模擬支持。

△ExOne各種金屬和孔隙度的3D打印金屬過濾器供測試，圖片來自ExOne。

Chmielus博士解釋道："與其他快速成型制造方法相比，粘結劑噴射3D打印對于這種過濾器的應用，其優(yōu)勢在于能夠利用打印件的孔隙度，然后在高溫致密或燒結過程中對其進行微調，以達到最佳的過濾和氣流性能。"

雖然銅和不銹鋼過濾器都是由ExOne公司3D打印出來的，目前正在由皮特大學進行測試，但據(jù)ExOne公司稱，銅本身具有抗菌性能已經有很長一段時間了。該公司解釋說，據(jù)史密森尼學會的資料顯示，最早有記載的使用銅來殺滅病菌是在埃德溫-史密斯的《Papyrus》中，這是歷史上已知最古老的醫(yī)學文獻。此外，許多研究證明了銅的消毒能力，包括2015年由美國國防部資助的一項研究顯示，銅合金有助于降低58%的感染率。

由ExOne與Pitt合作3D打印的可重復使用、可消毒的銅質過濾器，圖片來源：ExOne。

ExOne的金屬粘合劑噴射3D打印技術

ExOne公司于1996年開發(fā)出了他們的粘結劑噴射技術的第一次迭代，此后又將其應用于砂子和金屬3D打印系統(tǒng)。它所選擇的金屬3D打印機包括Innovent+，這是一款為研發(fā)和小零件生產而設計的入門級系統(tǒng)。在2018年Formnext展會上，該公司推出了X1 25 PRO系統(tǒng)，該系統(tǒng)旨在實現(xiàn)更大的構建尺寸和Innovent+的等效粉末冶金能力粉末。

大約一年后的2019年11月，該公司推出了X1 160PRO。這是該公司迄今為止最大的設備，是為大批量、大規(guī)模生產終端零件和鑄件而開發(fā)的。

此外，ExOne還參與了多項合作，開發(fā)其金屬粘合劑噴射技術。去年，它宣布與山特維克增材制造公司合作，推進其粘合劑噴射3D打印工藝。兩家公司將致力于優(yōu)化金屬粉末與粘結劑噴射3D打印的使用。

該公司還與橡樹嶺國家實驗室（ORNL）合作，推進粘結劑噴射3D打印技術，以實現(xiàn)H13工具鋼的3D加工。


編譯自：3dprintingindustry