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Meta Additive的Kate Black博士谈“粘合剂喷射”以及为什么化学是公司的核心 (上)

文章和图片来源:        时间:2021.10.13        点击率:

  Meta Additive是最新进入喷黏着剂3D打印领域的商业公司。该公司是从英国利物浦大学分离出来,由Kate Black博士和Simon Scott共同创立的,旨在将粘合剂喷射技术作为以化学为重点的系列生产技术向前发展。

  Dr Black在利物浦大学的研究起源于原子层沉积(ALD)和化学气相沉积(CVD),之后通过 2D 喷墨打印逐渐转向粘合剂喷射。

  Kate Black博士

  TCT:您能解释一下Meta Additive的活性粘合剂喷射剂打印技术是如何工作的吗?

  KB:我们的想法是,与其使用一种需要被剥离的牺牲粘合剂,从而导致密度和收缩的影响,不如使用一种粘合剂,同时进行渗透。这就是Meta技术的起源:黏着剂中没有聚合物,也没有剥离的部分,都是构建材料,因为实际上是通过材料的化学特性来处理增材制造问题。你能在分子水平上控制和定制化学材料,使其具有你想要的特性。

  与ExOne、Desktop Metal相比,本质上都依赖于纳米粒子,但在这两种系统中仍然有很多未使用的、不需要的牺牲材料,而Meta系统更多的是有机金属。我们在 3D 中使用的这些来自 ALD 的化学物质经过重新设计,因此当它们看到粉末层时会反应形成金属或陶瓷的保形涂层,足以将它们松散地结合在一起。

  但它不是聚合物粘合剂中的粘合树脂,它们非常脆弱,当从打印机中出来时,因为有自然反应正在进行,你可以用它们击打桌子都不会瓦解。这些化学物质中含有纳米粒子和微粒子,它们填充了粉末层的孔隙和孔洞,产生化学反应,其后的热处理更像是一个巩固步骤,确保微观结构正确的。

  TCT:那有什么影响呢?

  KB: 针对打印机,没有任何热处理就可以实现高达88%的密度,并且组件的收缩率也更可观。而普通的喷黏着剂是20%,甚至更多。

  最大的好处体是在像素水平上处理和控制材料的能力。因为有来自喷墨头的构建材料和来自粉末层的构建材料,Meta技术允许分级结构,嵌入功能。

  KB:从工业界和学术界了解到金属的喷墨打印是相当困难的,因为它们必须进行高烧结温度,这就无法打印塑料和纸张等热敏基材。当化学成分来自于原子层沉积或化学气相沉积,会产生自然的低温过程,因此我们考虑是否可以使用这些化学成分。它们接触粉末床或平面基板时,在非常低的温度(100度室温)下就会发生反应,因此减少3D打印中的一些过程,从而大规模生产。亦或摆脱喷黏着剂的一些问题,如收缩和密度。

  金属的首选增材制造技术是激光粉末床,但它成本高,耗时久,因而没有被很多人使用。粘合剂喷射因为打印快速吸引到了我,但是后处理步骤才是问题所在。因此,我们能否用化学方法来消除这些问题呢?这正是Meta想做的核心所在。

  如果拓宽材料的种类,想象一下增材制造还可以做什么?那将开辟一个全新的市场,这样你就创造了价值,而不仅仅是获取价值。