ExOne與匹茲堡大學(xué)，3D打印金屬過濾器生產(chǎn)可重復(fù)使用的呼吸器

2020年4月28日，南極熊獲悉，粘合劑噴射3D打印機(jī)制造商ExOne和匹茲堡大學(xué)合作開發(fā)出可重復(fù)使用的金屬過濾器，可裝入塑料呼吸器的呼吸器濾芯。

ExOne的粘結(jié)劑噴射3D打印工藝可用于生產(chǎn)具有特定孔隙率的金屬零件，可有效過濾掉污染物，同時允許空氣流動。利用其技術(shù)，該公司能夠開發(fā)出可重復(fù)使用的多孔金屬過濾器，材質(zhì)有兩種金屬：銅和316L不銹鋼。 據(jù)悉，這款塑料呼吸器濾芯是由匹茲堡大學(xué)斯旺森工程學(xué)院機(jī)械工程與材料科學(xué)系設(shè)計的。

目前ExOne正在對氣流和過濾效率進(jìn)行初步測試，并對過濾器進(jìn)行優(yōu)化，目標(biāo)是堅持N95呼吸器標(biāo)準(zhǔn)。ExOne解釋說，該組合裝置有可能提供可持續(xù)的、可消毒的個人防護(hù)設(shè)備（PPE），可長期使用以抵御污染物，如COVID-19（COVID-19是造成當(dāng)前冠狀病毒大流行的疾�。�。

ExOne首席執(zhí)行官John Hartner說："我們的團(tuán)隊一直在努力，為在抗擊COVID-19大流行病的前線醫(yī)務(wù)人員提供這個可重復(fù)使用的解決方案。我們的客戶經(jīng)常為各種用途打印多孔金屬過濾器，我們有信心很快就會有一種解決方案，使醫(yī)務(wù)人員能夠?qū)�金屬過濾器進(jìn)行消毒滅菌，重復(fù)使用，消除浪費。"

"一旦獲得批準(zhǔn)，我們可以將這些過濾器打印成各種尺寸，用于呼吸機(jī)、呼吸機(jī)、麻醉面罩或其他設(shè)備。"

△ExOne和Pitt 3D打印的可重復(fù)使用的呼吸器與3D打印的金屬過濾器，圖片來自ExOne。

為不同的3D打印金屬過濾器創(chuàng)建不同的孔隙度等級

ExOne的粘結(jié)劑噴射技術(shù)的工作原理是利用打印頭將液體粘結(jié)劑逐層選擇性地沉積到一層薄薄的金屬粉末涂層上，直到形成最終的物體。打印完成之后，一般還需要在熔爐中燒結(jié)。

通常情況下，粘結(jié)劑噴射的金屬部件被燒結(jié)成全密度。但ExOne的技術(shù)允許為相關(guān)物體建立特定的孔隙度，不同的金屬材料對過濾器的孔隙度要求是不同的。

因此，為了測試不同金屬和孔隙度的過濾器，Swanson學(xué)院機(jī)械工程和材料科學(xué)副教授Markus Chmielus博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組正在使用CT掃描儀分析其微觀結(jié)構(gòu)和孔隙度。為了幫助分析和優(yōu)化過濾器的性能，工程模擬軟件開發(fā)商Ansys公司正在提供額外的計算機(jī)模擬支持。

△ExOne各種金屬和孔隙度的3D打印金屬過濾器供測試，圖片來自ExOne。

Chmielus博士解釋道："與其他快速成型制造方法相比，粘結(jié)劑噴射3D打印對于這種過濾器的應(yīng)用，其優(yōu)勢在于能夠利用打印件的孔隙度，然后在高溫致密或燒結(jié)過程中對其進(jìn)行微調(diào)，以達(dá)到最佳的過濾和氣流性能。"

雖然銅和不銹鋼過濾器都是由ExOne公司3D打印出來的，目前正在由皮特大學(xué)進(jìn)行測試，但據(jù)ExOne公司稱，銅本身具有抗菌性能已經(jīng)有很長一段時間了。該公司解釋說，據(jù)史密森尼學(xué)會的資料顯示，最早有記載的使用銅來殺滅病菌是在埃德溫-史密斯的《Papyrus》中，這是歷史上已知最古老的醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)。此外，許多研究證明了銅的消毒能力，包括2015年由美國國防部資助的一項研究顯示，銅合金有助于降低58%的感染率。

由ExOne與Pitt合作3D打印的可重復(fù)使用、可消毒的銅質(zhì)過濾器，圖片來源：ExOne。

ExOne的金屬粘合劑噴射3D打印技術(shù)

ExOne公司于1996年開發(fā)出了他們的粘結(jié)劑噴射技術(shù)的第一次迭代，此后又將其應(yīng)用于砂子和金屬3D打印系統(tǒng)。它所選擇的金屬3D打印機(jī)包括Innovent+，這是一款為研發(fā)和小零件生產(chǎn)而設(shè)計的入門級系統(tǒng)。在2018年Formnext展會上，該公司推出了X1 25 PRO系統(tǒng)，該系統(tǒng)旨在實現(xiàn)更大的構(gòu)建尺寸和Innovent+的等效粉末冶金能力粉末。

大約一年后的2019年11月，該公司推出了X1 160PRO。這是該公司迄今為止最大的設(shè)備，是為大批量、大規(guī)模生產(chǎn)終端零件和鑄件而開發(fā)的。

此外，ExOne還參與了多項合作，開發(fā)其金屬粘合劑噴射技術(shù)。去年，它宣布與山特維克增材制造公司合作，推進(jìn)其粘合劑噴射3D打印工藝。兩家公司將致力于優(yōu)化金屬粉末與粘結(jié)劑噴射3D打印的使用。

該公司還與橡樹嶺國家實驗室（ORNL）合作，推進(jìn)粘結(jié)劑噴射3D打印技術(shù)，以實現(xiàn)H13工具鋼的3D加工。


編譯自：3dprintingindustry