开源PEKK、PEI 高温3D打印机，零件成本1000美元

魔猴君  魔猴动态   1270天前

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2020年10月23日，密歇根理工大学Joshua Pearce教授的实验室开发出了一种开源的3D打印机，能够用聚醚醚酮（PEKK）和聚醚酰亚胺（PEI，ULTEM）等高温塑料进行打印。而且，这套系统的零件成本不到1000美元，这个项目的成果发表在《HardwareX》上。

魔猴3D打印PEK材料

为了解决COVID-19病毒流行带来的供应短缺问题，不同的个人和企业开始3D打印物资，特别是个人防护装备（PPE），如面罩支架和面罩。这些物品通常被认为适合一次使用，但通过适当的去污可以重复使用。在某些情况下，热水、肥皂水就足够了，但3D打印部件具有多孔性，微生物可能会进入这些设备的隐形缝隙，使其成为潜在的疾病载体。高温灭菌是唯一方法。

PEKK和PEI因为具有高强度和耐高温等特性而在增材制造行业中广为人知。3D打印PEI已经获得飞机使用认证的事实，使得这些材料成为3D打印工程级零件的理想材料，适用于航空航天、汽车和医疗等要求严格的行业。最开始，能够用这种聚合物的3D打印机只有Stratasys公司，设备的价格超过10万美元。最近几年，3DGence、Roboze、3ntr等公司的机器已经进入市场，它们的价格明显低于Stratasys，但仍在5000美元到10万美元之间。INTAMSYS（远铸智能）公司的FUNMAT HT可能是价格最低的，在6000美元的范围内。

显然，很多爱好者无法承受这样的价格，更不用说第三世界国家的工程师和小公司了。因此，如果在紧急情况下需要合适的部件，比如正在进行的COVID-19大流行，就需要一个更便宜的解决方案。密歇根理工学院Pearce教授的开放可持续技术（MOST）实验室，设计的Cerebus打印机可以打印PEKK、PEI和其他高温塑料的所有功能。

△Cerebus 3D打印机，图片由HardwareX提供

Cerebus具有三个能够达500°C的E3D热端，以及一个能够达到200°C的加热床（也来自E3D），一个带有1kw加热器的加热室，以及用于快速启动3D打印的电源。以至于支持PEKK和PEI，这两种材料的强度分别为77.5和80.5MPa。为了证明这种可能性，实验室3D打印了由PEKK制成的开源面罩。然后将面罩放入120℃的烤箱中进行30分钟的灭菌测试。面罩没有变形，作者指出，可以对面罩进行退火处理，以提高延展性，降低硬度。

△在Cerebus上3D打印的PEKK面罩，图片由HardwareX提供

论文的作者表示：Cerebus还可以做进一步的改进。他们指出，机器中的工具很难拆除或更换，而且对于某些材料，包括碳纤维填充丝材，需要更短的挤出路径。他们还提议使用双驱动挤出机。最后，他们指出，如果将打印机设计成使用颗粒而不是丝材，可以降低原料成本。这样也可以更容易地使用回收材料进行打印，因为回收塑料的碎片不需要在使用前熔化并制成丝材。

随着Cerebus的出现，我们甚至可能会看到一些公司将会销售更实惠的PEKK打印机器。