三大企业联手，反应性聚醚酰亚胺xPEI落地SLS，耐热与强度兼得

无定形材料的分子结构是乱的，没有重复的图案。
这种乱，放进增材制造（AM）里反而成了优势，材料更容易加工，表面更光滑，还能做到透明。

但大多数无定形聚合物，平时都是靠FDM（熔融沉积建模）3D打印来加工的。
这次动手的是三家材料公司，BlueSky Polymers、Insight Polymers，还有Advanced Laser Materials（ALM）。
它们联合开发了一种专为选择性激光烧结（SLS）设计的无定形反应性聚醚酰亚胺（xPEI），将高温PEI部件带入了SLS生产领域。
ALM在其中负责粉末改性、粉末生产放大，以及摸清成功SLS打印需要的各种工艺条件。

此前，高熔体粘度和有限的层间扩散使得PEI不适用于无定形高温部件的SLS打印——材料太稠，层和层之间也融不太结实。
SLS打印的xPEI部件保持了PEI聚合物典型的各向同性性能，并提供所有SLS热塑性塑料中最高的耐热性、耐化学性和拉伸强度。

该化学技术来自BlueSky Polymers，这是一家北卡罗来纳大学教堂山分校的初创企业，致力于为增材制造和复合材料应用开发反应性高性能热塑性塑料。
其REAPER材料被设计为在加工过程中易于流动，并在后续热处理中发生反应，从而提高成品部件的强度和热性能。
目前的产品组合包括xPEI和反应性聚酰胺-酰亚胺（xPAI），该公司与制造合作伙伴合作，将这些材料从树脂生产推进到打印部件和碳纤维复合材料。

BlueSky Polymers首席技术官、北卡罗来纳大学教堂山分校教授Theo Dingemans表示：「我们的化学技术将允许用户使用高性能聚合物设计部件，并在现有的SLS和FDM/FFF系统上打印，而此前这是不可能的。」
Dingemans于9月28日在ICAM论坛上展示了xPEI。
「我们相信，世界下一代增材制造产品将是工程化的高性能、高温部件，」他说。
「因此，我们设计了一种化学技术，以在现有SLS和FDM系统上实现这种生产。」

xPEI基于Sabic Ultem™主链，可作为可重复使用的粉末用于SLS，也可作为线材用于FDM。
该材料具有低可燃性、优异的流体稳定性、低碳足迹和无限保质期。
打印后，部件经过受控热固化，提高了玻璃化转变温度，实现一致的机械性能并降低部件变异性。

先进聚合物化合物专家Insight Polymers & Compounding目前正在以多公斤级批量生产xPEI。
该公司位于田纳西州东北部，是一家专注于完全配方体系、产品开发服务和专有母料的聚合物加工和定制配混企业。
公司由A.J. Pasquale和Jeremy Lizotte创立并管理，两人均为材料科学博士，与高级员工一起带来了超过100年在配方粘合剂和涂料、热塑性塑料、弹性体和聚合物加工方面的工业经验。

「xPEI聚合物面向的是需要PEI聚合物强度、刚度和抗冲击性但难以通过注塑成型或减材制造生产的部件，」Insight Polymers销售和市场开发经理Matt Torosian表示，他早先在捷普（JABIL）工作过。
他指出了航空领域的气体处理和管道系统、无人机和导弹的外蒙皮部件、数据中心中的流体处理和冷却系统，以及半导体领域的测试插座和其他高温应用。
他还强调了「需要灭菌的外科工具和医疗器械，以及具有PEI聚合物强度和刚度的医疗器械」，这些产品难以通过其他方式制造，并补充说xPEI「允许生产具有各向同性性能的部件，具有出色的一致性，以适应这些应用。」

Insight Polymers创新总监Jeremy Lizotte阐述了设计灵活性、工艺灵活性和成本方面的收益。
「考虑到SLS相较于注塑成型（IM）和减材制造的特性，你可以更有创意地设计复杂得多的部件。」
「xPEI SLS打印部件可以让你获得与IM相当的部件各向异性，同时与减材制造相比材料使用量更低，因为SLS打印没有机加工废料。」

ALM成立于2004年，总部位于德克萨斯州坦普尔，是EOS集团的全资子公司，专注于工业3D打印的材料研究、开发和咨询。
该公司供应针对特定应用、经过质量测试的激光烧结材料并提供工程支持，并在现场按不同批量生产标准和特种粉末。
此次合作中，ALM还打印了初始部件。
「我们相信，EOS P系列聚合物SLS系统上的先进扫描控制与我们对工业应用的关注，是BlueSky技术的绝佳匹配，」ALM总裁Donnie Vanelli表示。
「我们共同可以开拓高性能聚合物增材制造的新领域。」

三家公司目前正在进行前瞻性洽谈，并正在寻找早期试点客户，以探索该材料的选择性供应。