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航空航天行業(yè)一直站在增材制造技術(shù)的前沿，不斷推動其發(fā)展至新的高度。這一技術(shù)已經(jīng)突破了3D打印在飛機(jī)最終部件制造上的局限性，如支架、管道、噴嘴、渦輪葉片以及發(fā)動機(jī)組件，從而實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的輕量化和燃油效率的提升。此外，增材制造在制造夾具和工具原型方面也逐漸成為首選方法。它能夠高效地按需打印出復(fù)雜的零件，大大減少了初期的設(shè)置和調(diào)整工作。
大連義邦的Polybarb Filament PEI9085是一種航空級別聚醚酰亞胺3D打印線材，適用于航空航天領(lǐng)域，易于打印。
它采用ULTEM® PEI9085作為基材，添加了特殊的增強(qiáng)材料——氮化硼納米管（Boron Nitride NanoBarb)，并通過擠出工藝制成絲材。相較于短切碳纖維填充的PEI，它具有更出色的打印機(jī)械性能，適用于生產(chǎn)對強(qiáng)度要求更高的零件。
△大連義邦BN NanobarbTM氮化硼納米管與BNNTs一維結(jié)構(gòu)不同，具有特殊的三維結(jié)構(gòu)，具有增強(qiáng)交聯(lián)作用
值得重點(diǎn)介紹的是大連義邦的氮化硼納米管（Boron Nitride NanobBarb，簡稱BNNB）。這種材料是六方氮化硼結(jié)晶體成核于納米管外表面的氮化硼納米管。氮化硼納米管作為基材的增強(qiáng)體，而不規(guī)則的六方氮化硼結(jié)晶體則增強(qiáng)了納米管與基材之間的交聯(lián)。
△氮化硼納米管的一些性能參數(shù)
氮化硼納米管增強(qiáng)PEI9085與PEEK的比較：
由大連義邦引入的氮化硼納米管增強(qiáng)的PEI9085在強(qiáng)度上達(dá)到了可以與PEEK匹敵的前提下，又因其自身的某些性能，在3D打印方面更具優(yōu)勢。
首先，在打印精確度方面，PEEK在3D打印中充滿挑戰(zhàn)。由于絲材從噴嘴擠出時依靠的是后方未融化材料向前的推力，隨著打印時間的增長，若喉管后端的溫度達(dá)到材料玻璃化溫度以上，絲材軟化，向前的推力變小，吐絲量減小，絲材擠出寬度變窄，降低零件精度。PEEK作為半晶態(tài)聚合物，其玻璃轉(zhuǎn)化溫度為143攝氏度，而PEI9085為非晶態(tài)，其玻璃轉(zhuǎn)化溫度為215攝氏度，因此更不容易軟化，提高了打印精度。
其次，從打印噴頭的角度來看，PEEK-CF（碳纖維增強(qiáng)的PEEK）在打印時，由于PEEK的打印噴嘴溫度高達(dá)420攝氏度，已經(jīng)超過了碳纖維的碳化溫度300攝氏度以上，造成碳化堵塞噴嘴，增加了噴頭磨損。而由氮化硼納米管增強(qiáng)的PEI9085，其增強(qiáng)體氮化硼納米管的耐高溫可達(dá)900攝氏度，打印PEI9085的噴嘴溫度僅為350-380攝氏度，因此不易堵塞噴嘴，更易于打印。
最后，雖然PEI9085和PEEK均為高性能工程塑料，但它們在后處理方面存在一些差異。PEEK具有更高的耐熱性和優(yōu)越的機(jī)械性能，但后處理更為復(fù)雜，需要更多工藝步驟以獲得理想的表面質(zhì)量。相比之下，PEI9085在后處理方面相對較容易加工，它對后處理步驟的需要更少，
適用于對高溫穩(wěn)定性和機(jī)械性能要求稍低的應(yīng)用。
此外，在航空認(rèn)證方面，PEEK和PEI9085的3D打印絲材都符合UL 94-V0等級，在10秒內(nèi)自行熄滅。ULTEM PEI材料因其低煙霧、低毒性以及固有的阻燃性而獲得了航空FST認(rèn)證，而PEEK則缺乏充足的航空認(rèn)證。
△氮化硼納米管增強(qiáng)PEI 9085 3D打印長絲材料
氮化硼納米管增強(qiáng)PEI 9085 3D打印絲材具有以下優(yōu)勢：
●提升PEI9085拉伸強(qiáng)度30%-50%
●拉伸強(qiáng)度可與PEEK材料匹敵甚至更高
●提升抗沖擊強(qiáng)度20-25%
●提高材料熱變形溫度
●增強(qiáng)高溫穩(wěn)定性和持久性
●比PEEK打印成功率高
●打印成功率高達(dá)95%
●廣泛適用于FDM/FFF打印機(jī)型
綜上所述，由大連義邦引入的氮化硼納米管增強(qiáng)的PEI9085相較于PEEK在3D打印中表現(xiàn)出更高的強(qiáng)度，更優(yōu)越的打印精度，以及更低的噴頭磨損，使其成為一種更為可靠的材料選擇。
△氮化硼納米管增強(qiáng)PEI 9085 3D打印長絲材料已應(yīng)用于多鐘類型國防項目
關(guān)于生產(chǎn)氮化硼納米管增強(qiáng)PEI9085材料的公司BNNano
該公司由Steve Wilcenski博士和Jason Taylor博士于2016年創(chuàng)立。他們采用無催化劑、專利技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。與傳統(tǒng)氮化硼納米管不同的是，在納米管的外表形成了不規(guī)則的六方氮化硼結(jié)晶體。這種結(jié)構(gòu)最顯著的優(yōu)勢是在與基體材料混合時，優(yōu)化氮化硼納米管顆粒與基體材料之間的交聯(lián)，從而增強(qiáng)復(fù)合材料的機(jī)械性能。
BNNano已為美國軍方的部分支機(jī)構(gòu)、NASA、全球政府實(shí)驗室等提供材料合作，2021年還與美國海軍研究(NPS) 簽訂了合作研發(fā)協(xié)議 (CRADA)。協(xié)議中共有多位材料專家計劃將BNNano用于自己的最近研發(fā)中，其中Luhrs博士擁有20多年在學(xué)術(shù)和工業(yè)環(huán)境中開發(fā)納米結(jié)構(gòu)材料的經(jīng)驗，她的團(tuán)隊有針對性的研究定制材料的特性，從而使納米材料具有廣泛的應(yīng)用（即催化劑、電池、超級電容器、抗沖擊、結(jié)構(gòu)部件、微電子、高溫系統(tǒng)和與傳導(dǎo)有關(guān)的航空航天復(fù)合結(jié)構(gòu)），計劃使用NanoBarbs? 提高航空航天工業(yè)使用的輕質(zhì)碳纖維復(fù)合材料以及相變材料的導(dǎo)熱性。
我們的團(tuán)隊愿以開放和協(xié)作的方式尋求合作，歡迎有意愿了解和測試增強(qiáng)PEI 9085 3D打印長絲和氮化硼納米管的業(yè)界專家咨詢洽談，聯(lián)系電話：13130080576。
