開源PEKK、PEI 高溫3D打印機，零件成本1000美元

2020年10月23日，南極熊獲悉，密歇根理工大學(xué)Joshua Pearce教授的實驗室開發(fā)出了一種開源的3D打印機，能夠用聚醚酮酮（PEKK）和聚醚酰亞胺（PEI，ULTEM）等高溫塑料進(jìn)行打印。而且，這套系統(tǒng)的零件成本不到1000美元，這個項目的成果發(fā)表在《HardwareX》上。

為了解決COVID-19病毒流行帶來的供應(yīng)短缺問題，不同的個人和企業(yè)開始3D打印物資，特別是個人防護(hù)裝備（PPE），如面罩支架和面罩。這些物品通常被認(rèn)為適合一次使用，但通過適當(dāng)?shù)娜ノ劭梢灾貜?fù)使用。在某些情況下，熱水、肥皂水就足夠了，但3D打印部件具有多孔性，微生物可能會進(jìn)入這些設(shè)備的隱形縫隙，使其成為潛在的疾病載體。高溫滅菌是唯一方法。

PEKK和PEI因為具有高強度和耐高溫等特性而在增材制造行業(yè)中廣為人知。3D打印PEI已經(jīng)獲得飛機使用認(rèn)證的事實，使得這些材料成為3D打印工程級零件的理想材料，適用于航空航天、汽車和醫(yī)療等要求嚴(yán)格的行業(yè)。

最開始，能夠用這種聚合物的3D打印機只有Stratasys公司，設(shè)備的價格超過10萬美元。最近幾年，3DGence、Roboze、3ntr等公司的機器已經(jīng)進(jìn)入市場，它們的價格明顯低于Stratasys，但仍在5000美元到10萬美元之間。INTAMSYS（遠(yuǎn)鑄智能）公司的FUNMAT HT可能是價格最低的，在6000美元的范圍內(nèi)。

顯然，很多愛好者無法承受這樣的價格，更不用說第三世界國家的工程師和小公司了。因此，如果在緊急情況下需要合適的部件，比如正在進(jìn)行的COVID-19大流行，就需要一個更便宜的解決方案。密歇根理工學(xué)院Pearce教授的開放可持續(xù)技術(shù)（MOST）實驗室，設(shè)計的Cerebus打印機可以打印PEKK、PEI和其他高溫塑料的所有功能。

△Cerebus 3D打印機，圖片由HardwareX提供

Cerebus具有三個能夠達(dá)500°C的E3D熱端，以及一個能夠達(dá)到200°C的加熱床（也來自E3D），一個帶有1kw加熱器的加熱室，以及用于快速啟動3D打印的電源。以至于支持PEKK和PEI，這兩種材料的強度分別為77.5和80.5MPa。

為了證明這種可能性，實驗室3D打印了由PEKK制成的開源面罩。然后將面罩放入120℃的烤箱中進(jìn)行30分鐘的滅菌測試。面罩沒有變形，作者指出，可以對面罩進(jìn)行退火處理，以提高延展性，降低硬度。

△在Cerebus上3D打印的PEKK面罩，圖片由HardwareX提供

論文的作者表示：Cerebus還可以做進(jìn)一步的改進(jìn)。他們指出，機器中的工具很難拆除或更換，而且對于某些材料，包括碳纖維填充絲材，需要更短的擠出路徑。他們還提議使用雙驅(qū)動擠出機。最后，他們指出，如果將打印機設(shè)計成使用顆粒而不是絲材，可以降低原料成本。這樣也可以更容易地使用回收材料進(jìn)行打印，因為回收塑料的碎片不需要在使用前熔化并制成絲材。

隨著Cerebus的出現(xiàn)，我們甚至可能會看到一些公司將會銷售更實惠的PEKK打印機器。

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編譯自: 3dprint