案例詳解惠普3D打印材料家族，PP 新材料面向更廣泛的工業應用

魔猴君  知識堂   1547天前

 材料是3D打印至關重要的一環，決定著3D打印技術是否可以突破現有瓶頸，應用于更為廣闊的工業制造領域。惠普3D打印攜手材料合作伙伴，針對工業領域對于零部件設計優化的應用需求持續進行材料創新，將增材制造技術推向工業生產級應用。惠普3D打印材料家族中的成員已包括聚酰胺（PA）與聚氨酯 （TPU）兩大類，近日惠普聯合化工巨頭巴斯夫推出新型高重用性的聚丙烯（PP）3D打印材料，進一步豐富了惠普3D打印材料組合。

      在塑料制造領域，PP 是用量大、成本低的常見材料，廣泛應用于汽車、包裝、醫療、消費品與電子產品塑料零部件制造領域。那么，惠普推出的3D打印PP材料將為工業制造領域帶來哪些全新的增材制造解決方案？

        本期，將通過惠普3D打印的工業應用案例詳解PP 材料的應用價值與性能，并回顧惠普3D打印材料家族中其他兩大類材料的應用，看惠普如何通過材料的多樣性推動3D打印技術規模應用的可能性。

惠普PP 3D打印材料工業應用

 應用廣泛的新PP材料

     PP是塑料領域很常見的材料，用量大、成本低，廣泛應用于汽車、包裝、消費品和電子產品、建筑、醫療等制造領域。PP材料是惠普多射流熔融（MJF ）3D打印材料家族中成本相對低的，以較低的成本生產出MJF技術打印的功能部件，這將激活很多以往因價格限制而無法實現的應用，幫助工業用戶在成本、設計、性能和產能中實現平衡，找到合適的價格和材料。惠普推出市場的3D打印PP材料，將為工業領域帶來更豐富的3D打印規模生產應用。

惠普3D打印將PP 3D打印材料的特點總結如下：

• 突破性的經濟性：相比起目前HP 3D 打印最常用的材料PA12，聚丙烯的成本相對要低很多，最高可節省30%的花費。
• 出色的機械性能：PP材質是適配于HP Jet Fusion 5200 系列3D打印解決方案，可提供高生產率，并最大程度地減少工業級制造的浪費。
• 可復用性：PP材料可以100%回收剩余粉末，進一步提升材料利用率。
• 出色的耐化學性、低吸濕性和長期耐用性：是管道、流體輸送系統、空調系統和容器等要求長期吸水量低的應用，PP 材料3D打印零件經過相應后處理之后，還可用于要求完全不吸水的應用。

惠普在前期費了大量精力來研究Multi Jet Fusion技術與PP材料的適配性，最終解決了其特殊的平面成型性能以及與工程塑料零件難以銜接搭配的問題。在巴斯夫的助力下，適配惠普3D打印技術的PP材料正式推出，并將廣泛用于汽車、消費品、工業和醫療領域的應用。

接下來，我們通過三個PP 3D打印應用案例，進一步來了解這款材料的應用價值與性能。

案例1-汽車

來源：惠普

       Oechsler是汽車行業的一系供應商，由于材料不同面臨著開發過程緩慢的挑戰。在PP材料的幫助下，使最初的原型材料和最終部件一致，加快開發過程，進一步優化了設計，最終開發出了3D打印的岐管和氣液分離器。在沒有3D打印PP材料的情況下，由于3D打印原型件的材料和最終生產材料不一致，導致原型裝配驗證存在困難，同時也為裝配過程中與其他部件的焊接與測試帶來困難。

        惠普PP 材料能夠有效解決這一問題，Oechsler在原型階段能夠使用與最終部件一致的材料，從而加快開發過程。同時Oechsler能夠利用原型驗證經驗，開發設計優化的并適合3D打印直接生產的最終部件，從而獲得更多設計自由度，優化部件的流體系統，并可以與注塑生產的PP部件進行焊接，幫助工程師更快的測試整個裝配，由于PP 3D打印材料的耐化學性與注塑件將相似，在原型驗證階段就開始測試。

      值得關注的是，案例中Oechsler開發的歧管和和氣液分離器，可以通過改進設計提升產品的性能。對于PP 材料，汽車制造行業可以考慮的3D打印應用包括內部構件、焊接構件，流體系統、空調系統功能原型等等。

案例2-醫療

來源：惠普

      疫情期間，歐美國家面臨著呼吸機部件急劇增長的需求，但由于這些市場的供應鏈并不完整，傳統制造方式無法應對這些需求，惠普3D打印技術成為優選解決方案。例如案例中的西班牙LEiTaT公司，利用惠普PP3D打印材料生產用于新冠治療的呼吸機上的傳感器組件如外殼和蓋子等等，幫助短時間內開發出一臺完整的呼吸機，解決了眾多醫院的需求。PP生產的部分功能部件展現了優秀的延展性和耐化學腐蝕性。3D打印在新的材料的配合下，填補了當前市場供應鏈的不足，提升了產品開發和生產的時間。

案例3-電子

來源：惠普

     Extol是針對EV/AV車輛的“橋梁式”生產制造商，Extol公司其中一項需求是在批量生產前、功能驗證后，短期小批量的生產電池冷卻系統，并把3D打印成品與做注塑類產品做比較。使用HP 3D打印的PP材料完全滿足了電池冷卻系統對于抗化學腐蝕性和氣密性的要求，而且3D打印產品時間更短，6天就可以完成從設計到交貨。

 材料多樣性推動規模應用可能性

      隨著PP材料的推出，惠普3D材料產品組合的陣容不斷擴大，為工業用戶利用增材制造-3D打印技術進行產品研發與創新提供了更豐富的選擇。根據惠普，無論是專為HP Multi Jet Fusion技術而設計還是通過HP Jet Fusion 3D打印解決方案認證的材料，都是經過層層測試、嚴格把關，滿足生物相容性測試（美國藥典），從而更好地滿足各行各業的3D打印需求。

      接下來，我們通過應用案例，回顧一下惠普材料家族中的聚酰胺（PA）、聚氨酯 （TPU）這兩大類更早推出市場的材料在工業制造領域的應用。

l 聚酰胺（PA）材質3D打印材料

PA 11

來源：惠普

HP 3D高復用率PA11是一種延展性強，質量高的材料，多用于生產結實、柔韌的功能性部件，其優異的耐沖擊性和柔韌性適用于生產假肢、鞋墊、運動用品等等。例如，德國矯正器制造商OT4就使用PA11打造了靈活、定制化的矯正頭盔、手指矯正器和腳踝矯正器。

PA12

來源：惠普

作為惠普的旗艦材料，HP 3D高復用率PA12材料，非常適合以較低的單件成本生產堅固、優質、復雜的部件。由于其高達80%的粉末復用率，以及極佳的機械性能和極具性價比的成本優勢。國內領先的3D打印技術與應用公司黑格科技與惠普攜手，利用PA 12材料打造的高度定制化的3D打印腕手康復支具，為PA12 材料的代表性應用。

了解更多惠普3D打印與黑格科技康復輔具應用請前往《3D打印與康復輔具白皮書2.0》。

CB PA12

來源：惠普

HP 3D高復用率CB PA12適用于HP Jet Fusion 500/300系列3D打印解決方案，這種材料以高尺寸精度著稱，能夠生產出極佳機械性能的全彩和白色功能性部件。由它打造的心臟解剖模型幫助Rady Children’s Hospital的醫生們更好的制定手術解決方案。

來源：惠普

HP 3D高復用率PA12 玻璃珠，以其高硬度的特點多用于生產堅硬的高質量功能性部件，非常適合需要高剛度的應用，如外殼、機箱、固定裝置和工具。

l 聚氨酯 （TPU）材質3D打印材料

來源：惠普

BASF Ultrasint TPU01材料由巴斯夫開發認證，適用于HP Jet Fusion 5200 系列3D打印解決方案。作為打造柔性和彈性部件的理想材料，BASF TPU正不斷擴展著最終部件的應用范圍。

來源：惠普

    由Lubrizol開發認證的ESTANE TPU M95A 則適用于HP Jet Fusion 4200 3D打印解決方案。由于其彈性高，磨損小，可產生高能量反彈，吸收高能量沖擊，多用于生產鞋、義肢、可穿戴飾品等等。

    惠普3D打印攜手海耀在大中華區舉辦了新材料新應用的線上發布會，惠普的應用專家及材料制造與應用端的嘉賓對以上材料及應用進行了詳細講解。敬請前往惠普3D打印，獲取演講回看方式。

來源：3D科學谷