用于超高真空環(huán)境的PEEK和鋁3D打印部件

增材制造技術在真空環(huán)境中的應用會因為材料的多孔性和制造技術中使用的3D打印而受到限制。在一篇題為“高壓和特高壓部件和容器的AM技術的使用”的論文中，一組在Diamond Light Source工作的研究人員在超高真空（UHV）環(huán)境中測試了通過FDM進行3D打印的PEEK部件和通過DMLS 3D打印的金屬部件。

研究人員測試了19個PEEK樣品，其構建密度為100％，每個樣品的表面積為1.42平方厘米。

研究人員表示：“對直接從供應商處交付的未凈化樣品進行測試，脫氣率達到1.33 x 10-6 mbar l s-1 cm-2�！痹诋惐�醇（IPA）中進行超聲波清洗使排氣量增加到1.7 x 10-6 mbar l s-1 cm-2。在150°C下烘烤12小時后，出氣率顯著提高到3.98 x 10-11 mbar l s-1 cm-2，符合我們在超高壓下使用的規(guī)格�！�

研究人員稱，與機械加工的PEEK組件相比，這一結果更有利于延長烘烤時間，以提高出氣率。他們還從同一渠道訂購了七個組件，其中五個接受了外觀和尺寸檢查。發(fā)現了一些問題，包括表面光潔度差、不可預測的變形和不可預測的組件收縮。

研究人員繼續(xù)說：“使用CMM對組件進行了詳細的檢查報告。盡管許多特征尺寸都在公差范圍內，但組件B、C和D在極端情況下變形和彎曲達1毫米。E組件無翹曲跡象，大部分尺寸在±0.1毫米范圍內。A組件沒有翹曲跡象，但內徑小于1毫米，外法蘭直徑大于0.5 毫米�！�

PEEK 組件

然后，他們使用DMLS測試了由金屬制成的容器。第一個原型有幾個構建錯誤和問題，然后在更高版本中進行了更正。一旦最終的原型出現，研究人員就會在真空環(huán)境中對其進行測試。

研究人員說：“原型容器經過改造、粘合和焊接后，達到了10-5毫巴的真空壓力，遠遠超過了10毫巴的初始規(guī)格，現在超過了10-4毫巴容器的新規(guī)格。該容器僅用酒精作為泵擦拭干凈，并且涂漆表面無法烘烤。生產容器于2018年5月安裝在VMXM終端上，準備進行第一次試驗。目前還沒有發(fā)現任何問題，且真空度已達到10-6毫巴�！�

總的來說，研究人員得出的結論是，雖然3D打印已經走過了很長的路，“但它并不總是理想的解決方案�！睂τ谠S多應用來說，Peek組件的質量并沒有“達到標準”。然而，這一過程是便宜的，并且可以快速周轉。3D打印組件與真空兼容，并在清洗過程中幸存下來�？梢陨�成復雜的幾何形狀，但最終結果是不可預測的。研究人員稱，3D打印的PEEK組件還沒有準備好作為機械加工的PEEK組件的替代品，但可以在不考慮幾何結構的情況下作為快速替代品使用。

“另一方面，DMLS比適用于HV的傳統(tǒng)方法更快、更便宜，且生產一種非常復雜的鋁真空容器�！彼麄冄a充說，“將材料改為不銹鋼或對密封面進行涂覆將允許使用金屬密封，并且容器能夠用于10-10 毫巴的超高壓應用�！�

來源：增材之光
本文作者包括A.Stallwood、G.Duller和D.Butler。