【塑料機械網(wǎng) 明星企業(yè)】Biofibre是一家總部位于德國慕尼黑,專門研發(fā)和生產(chǎn)生物基聚合物與復合物的廠商,它的產(chǎn)品應用廣泛,為各種產(chǎn)品應用和成型工藝提供量身定做的生物塑料,并在2020年擴大了生物塑料產(chǎn)能。
自創(chuàng)立起,Biofibre公司不斷尋找新的產(chǎn)品應用和合作伙伴,發(fā)展可持續(xù)業(yè)務。主要側(cè)重于生物基、可生物降解的天然纖維增強復合物。近期,一個名為 EcoSpacer 的項目榮獲“2019年生物基復合物創(chuàng)新獎”,該項目采用木纖維填充的可降解復合物Silva,用于分離混凝土板。
目前,Biofibre已與伊之密(德國)攜手合作。兩家公司都有相同的目標,即以對自然產(chǎn)生最小影響的方式實現(xiàn)可持續(xù)增長。使用伊之密SpaceA工業(yè)3D打印機,實現(xiàn)節(jié)能減排和快速生產(chǎn)是他們關注的重點。與其它塑料增材制造和塑料成型工藝相比,SpaceA能以更簡單、迅速和有競爭力的方式實現(xiàn)中小規(guī)模生產(chǎn)。
SpaceA 使用6軸機器人移動其核心部件,即:螺桿擠出裝置。使用機器人系統(tǒng),SpaceA擁有大型成形空間,可用來生產(chǎn)大型塑料部件。在 3D 打印中,使用螺桿擠出裝置的主要優(yōu)點是可用來加工傳統(tǒng)的塑料顆粒。與使用非常昂貴的絲材相比,它既可以降低成本,也兼容高填充和纖維增強型復合物。
SpaceA在配置傳送帶后,就是一套24小時連續(xù)生產(chǎn)的系統(tǒng)。整套系統(tǒng)的能耗水平達到0.8 kWh/kg,與其它成型加工能耗相比,能耗較低。此外,由于減少了對模具設計和制造的需求,使用 3D 打印技術也可以節(jié)約資源。同樣其與大型塑料成型機相比,生產(chǎn)3D 打印機所需的資源也較少。
伊之密SpaceA
因為測試的效果明顯,推動Biofiber和伊之密(德國)的合作關系取得了新發(fā)展。與其它可降解塑料相比,Silva S12900具有更大的工藝窗口。與其它纖維填充塑料相比,它具有良好的可打印性;與其它可降解塑料相比,其加工性能更加穩(wěn)定,在加工過程不會出現(xiàn)明顯的快速降解現(xiàn)象。
Biofibre Silva可以打印出表面看起來像木質(zhì)或絲質(zhì)啞光面,其機械性能可與聚丙烯(PP)相媲美。Biofibre Silva為各種不同尺寸部件的設計提供了空間。
用Biofibre Silva SI2900制作的打印件側(cè)壁
通過這些初始打印樣品顯示的工藝和性能,Biofiber和伊之密(德國)團隊談論了其潛在的應用價值。其中一個應用是,打印一個扁平大尺寸的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),用這種網(wǎng)狀體來保護植物,防止受到小動物侵害。
用Biofibre Silva SI2900打印的植物保護網(wǎng)
這種防護網(wǎng),農(nóng)莊通常用于保護新栽葡萄。防護網(wǎng)尺寸約700 mm x 400 mm,如果使用傳統(tǒng)塑料成型工藝,通常需要使用大型模具,配套大型成型主機。而使用SpaceA,只需更改CAD數(shù)據(jù),就可以調(diào)整防護網(wǎng)尺寸,并立即生產(chǎn)。
生產(chǎn)這些大型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對于注塑成型來說是一個相當大的挑戰(zhàn)。只有流動性非常好,且不含填充材料的塑料才能充滿模具。與之對應,如果使用模壓成型,再進行修整,整個生產(chǎn)流程又相當復雜,生產(chǎn)效率低。
尤其當原料是生物可降解塑料時,這兩種技術對于上述尺寸的防護網(wǎng)來說都很難實現(xiàn)。生物可降解塑料既沒有機械剛度,也缺乏良好流動性。對于注塑成型來說,可降解塑料的流動性就是其短板。另一方面,填料對于模壓成型來說也存在明顯的局限性。整體而言,伊之密的SpaceA為這種葡萄防護網(wǎng)提供了良好的生產(chǎn)方案。
20%木質(zhì)纖維增強的Biofibre生物基復合物,提供了一種既有機械剛性,又能給防護網(wǎng)足夠柔韌性的組合。此外,通過加入天然纖維,還可以調(diào)整其生物降解性能,更好的保護環(huán)境。
在伊之密團隊調(diào)整打印工藝參數(shù)后,每3分鐘就能打印一個產(chǎn)品。為了模擬連續(xù)生產(chǎn),直接在傳送帶上打印防護網(wǎng)。通過與葡萄酒農(nóng)莊合作測試顯示,防護網(wǎng)生產(chǎn)便捷,量身定做的設計方案和生物復合材料良好的機械剛性,足以抵御家兔和野兔的侵害。
此外,在厚壁尺寸和高機械強度的家具上,伊之密在打印中使用了化學發(fā)泡工藝。使用化學發(fā)泡工藝,SpaceA生產(chǎn)的零件重量降低 40%,生產(chǎn)出具有高機械性能的輕質(zhì)零件。
因此,零件制造又多了一種輕量化手段。鑒于擠出頭的設計,可以使用發(fā)泡劑母粒,就像注塑使用的各種色母一樣,均勻的發(fā)泡熔體,造就一種獨特的外觀。
總之,通過這種植物保護網(wǎng)應用顯示,新的生物材料和創(chuàng)新機器技術的巧妙結(jié)合為零件設計開辟了新的途徑。目前,在家具方面的合作也正在緊鑼密鼓地推進。
繼10月亮相Fakuma后,伊之密(德國)攜SpaceA工業(yè)3D打印機再次登陸歐洲頂級技術展——formnext ,現(xiàn)場展出了多種制品。
大型SpaceA-2000-500-2H和小型SpaceA-900E-500-S分別在現(xiàn)場打印生物基花瓶和筆筒,吸引了大量關注科技的人群目光。
作者:Nicolai Lammert博士,增材制造主管,伊之密(德國)有限公司,德國阿爾斯多夫;n.lammert@yizumi-germany.de
ChristophGlammert,Biofibre有限公司CEO,德國阿爾斯多夫;christoph.glammert@biofibre.de
JörgDörrstein,Biofibre有限公司研發(fā)主管,德國阿爾斯多夫;joerg.doerrstein@biofibre.de
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