[00139382]基于PEEK材料的高温3D打印技术研发及产业化

本项目源自宁波市智团创业计划项目,项目名称为“基于PEEK材料的高温3D打印技术研发及产业化”,于2017年12月由宁波市奉化区科学技术局立项,项目立项编号为2017FHCA010004,项目原计划执行时间为2017年5月至2019年4月,项目立项后,按计划安排开展,研发进展顺利,如期完成研发内容,并进行产业化,后因销售指标未在原定计划内完成,故申请延期至2020年4月。在项目实际执行期内,完成总投资119.21万元,其中市级财政资助10万元,企业自筹资金109.21万元。项目承担单位为宁波速美科技有限公司。 目前,常用的3D打印工艺有熔融沉积成型（FDM）、分层实体制造（LOM）、立体打印（3DP）、激光固化（SLA）和选择性激光烧结（SLS）等五种。熔融沉积成型（Fused Deposition Modeling,FDM）是一种不选用激光器的快速成型技术,通过电加热将丝状材料在喷头中加热至略高于熔点,呈半流动状态,然后从喷头中挤压出来,沉积在工作台上。熔融沉积成型系统成本较低,不需要其他成型系统中昂贵的激光器,且体积小,无污染,是目前最有发展前景的3D打印技术之一,其市场份额已经达到了43%。 聚醚醚酮（PEEK）树脂是一种性能优异的特种工程塑料,与其他特种工程塑料相比具有更多显著优势,耐正高温260度、机械性能优异、自润滑性好、耐化学品腐蚀、阻燃、耐剥离性、耐磨性、不耐强硝酸、浓硫酸、抗辐射、超强的机械性能。然而,不同于传统如ABS、PLA材料等3D打印材料,PEEK材料是一种半结晶的热塑性材料,其固态高聚物材料中存在一定比例的晶态区以及非晶态区,晶态区的多少可以采用结晶度来表示。因此,采用熔融沉积3D打印制造出来的PEEK零件具有不同的结晶度,通常结晶度范围为15％到35％之间,而PEEK零件,尤其是其中低结晶度的PEEK零件,可通过后续的热处理方法来提高以及稳定PEEK材料的结晶度,但是目前,在已知的技术层面上,尚无合适的热处理方法。 在此背景下,本项目研发一种新型耐高温熔融沉积3D打印系统,包括高温成型关键部件和三维成型系统结构。高温成型关键部件和三维成型系统结构通过测设并改进成熟以后,设计并改进高温快速成型精确闭环控制,实现对温度的精确控制,并调整其他成型工艺及相关参数,以实现3D打印性能的最优化。 在项目执行期内,项目组完成了各项研发目标,研制出了样品,并实现了产业化和销售,该设备不仅可以减小因温度梯度过大导致裂纹或变形,实现高熔点材料的成型,还可以延长动作控制组件的寿命和增强使用时的易操作性,提高该机械的生产效率和可靠性。项目关键技术申请了3项发明专利和1项实用新型专利（其中2项在项目申报之前申请目前已授权,另2项在申报立项之后申请）,发表了2篇学术论文。项目产品在执行期内产生了716.18万元的销售收入。