
FlexTune 系列的聚氨酯材料被作为核心材料,属于橡胶弹性体,具备高性能与高柔韧性,覆盖从汽车到消费品的广泛应用场景zoty中欧。公司创始人Cora Leibig在材料领域拥有丰富经验,曾在陶氏化学从事企业研发与聚氨酯相关工作,并于一段时间后创办了公司。她强调,在材料领域推出新技术时,必须证明其巨大的应用潜力,因为供应链路径极其复杂,需要完成大量工艺与体系优化才能实现最终产品。
这也是她对3D打印产生兴趣的原因:把材料带到更贴近最终用户的环节,改变创新的驱动方式,缩短应用链条。她预见未来会有功能更强、前所未见的创新材料进入3D打印领域。
热固性塑料3D打印的挑战
在深入研究可用于3D打印的材料后,Leibig注意到某些热固性塑料仍然难以实现高质量打印,如聚氨酯、有机硅、环氧树脂等。这些材料固有的特性虽具备重要优势,但在3D打印工艺中会带来较高的难度。解决之道并非仅依赖打印设备的改进,化学层面的突破同样关键,尤其是需要从化学反应本身入手,而非仅改善机械设计。
Chromatic 3D 通过对挤出材料的反应密度、混合机制等方面进行系统性改良,来实现热固性材料在3D打印中的可控应用。FlexTune 系列的聚氨酯橡胶弹性体硬度范围覆盖从A40到A90,在过去数十年的非3D打印应用中已被广泛验证其耐久性与稳定性。该材料能够在多次弯曲、拉伸、扭曲和挤压中保持性能,因此在鞋底、轮滑部件、密封垫片等领域具有明显优势。Chromatic 的团队找到了在3D打印环境中使用这些高性能聚氨酯弹性体且不牺牲强度与耐用性的方法。
化学与机械的协同:新一代打印工艺
Chromatic 的改进将喷墨技术与挤出技术相结合,在打印过程中将两种液态成分在喷嘴内混合,混合触发化学反应。沉积到零件上时,材料会迅速部分聚合并形成凝胶,几分钟内在室温下固化为稳定的粘性材料。这一过程并非以传统热塑性挤出为主导的熔融再加工,而是在打印时“生成”热固性材料,从而在零件中形成牢固的化学键并实现较高的各向同性。材料在喷嘴处的粘度比普通丝材低约一万倍,这使得打印速度有望显著提升。
与单纯的机械工艺相比,化学反应的挑战更大,但这也带来新机遇:人们可以直接使用50多年来热固性化学领域的工具与知识,将其应用于3D 打印。与仅依赖于光固化或纯粹机械挤出的方案相比,混合反应的工艺提供更高的灵活性,并可引入颜料等添加剂以扩展材料性能。
这种彩色挤出系统可以安装在任意 FDM 打印机上,并通过更换热敏打印头实现热固性材料的应用。Chromatic 以标准的大幅面 Juggerbot 3D 打印机为载体,提供相应的软件与技术资料,帮助硬件制造商扩展市场边界。
应用定位与市场机会
借助这种多功能性,Chromatic 的重点落在工业密封件与垫片等对耐久性和可靠性要求较高的零部件领域。这类件件供应链成本高昂,物流成本往往占据最终价格的绝大部分。以往定制化零件往往规模小、注塑生产难以落地,导致物流与仓储成本占比极高。Leibig 指出,密封件与垫圈的专用设备需求有限,即便数量仅有数百个,注塑厂商也不愿承接。
若材料性能足够,利用3D 打印来制造这类零件将具有明显的成本优势。无论是公交、铁路、拖拉机、老爷车,还是工厂机械与小型车队,基于该技术的零件都具备较好的应用前景。FlexTune 材料在打印过程中会固化且无需额外加热即可避免变形,成品高度可达到约20厘米以上。为避免缺陷放大带来的风险,Chromatic 开发了 AI 辅助的缺陷补偿算法,将部分研发时间投入到软件开发中。
速度与密度方面,FlexTune 相较于热塑性 FDM 工艺,打印速度约快五倍,成品为100%致密,能够满足密封件的性能要求。此外,该技术还具备将热固性头部用于其他部件的潜力。例如在多轴机器人或需要在金属部件上实现缓冲、密封集成的场景中,均有广阔的市场机会。
总结展望
Chromatic 的方法不仅扩大了 FDM 打印的材料边界,也为需要高耐久性与定制化密封部件的行业提供了新的解决思路。通过材料、混合工艺、智能软件以及对现有打印设备的兼容性,未来在汽车、交通、工业设备以及维修替换零件等领域的应用场景将进一步扩展。
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