据国外媒体报道，美国能源部橡树岭国家实验室的研究人员设计了一种新型聚合物，用于粘合和强化硅砂，用于粘合剂喷射添加剂制造。这是一种3D打印方法，在工业上用于零件的原型设计和生产。
(来源:ORNL)
这种可打印的聚合物可以使沙子结构具有复杂的几何形状和优异的强度，并且它可溶于水。
这项研究展示了一个6.5厘米长的3D打印沙桥。这座桥可以承受自身重量的300倍，相当于坐落在布鲁克林大桥上的12座帝国大厦。
与工业上使用的其他3D打印方法相比，粘合剂喷射打印工艺更便宜、更快，因此可以使用各种粉末状材料来创建3D结构，这在成本和可扩展性方面具有优势。这个概念起源于喷墨打印，但不是使用墨水。打印机头会喷射一种液体聚合物来粘合粉末状材料(比如沙子)，然后一层一层地构建3D设计并赋予其强度。
该团队利用聚合物专业知识制造了聚乙烯亚胺(PEI)粘合剂。与传统粘合剂相比，这种粘合剂可使砂件的强度提高一倍。
当通过粘合剂喷射印刷印刷的部件最初从印刷床上移开时，它们是多孔的。通过渗透设计，一种名叫氰基丙烯酸酯的超强粘合材料可以填充空隙，提高强度。在第一步的基础上，第二步的强度提高了8倍，使聚合物砂复合材料比任何其他已知的建筑材料(包括砖石)都要坚固。
该项目的首席研究员Tomonori Saito说:“很少有聚合物适合作为这类应用的粘合剂。研究人员一直在寻找能够达到最佳效果的特殊性质，比如溶解性。关键的发现是，PEI粘合剂具有独特的分子结构，可以与氰基丙烯酸酯反应，达到优异的强度。”
使用传统胶黏剂成型的零件，使用可渗透材料(如强力胶)可以变得更致密，但比不上PEI胶黏剂的性能。PEI胶粘剂的高强度来源于该聚合物在固化过程中与氰基丙烯酸酯结合的反应模式。
超高强度砂的潜在应用之一是先进复合材料制造模具。硅砂是一种容易获得的低成本材料，在汽车、航空航天等领域日益普及，可用于制造复合材料零部件。比如用3D打印的砂芯或“模具”包裹碳纤维或玻璃纤维等轻质材料，然后加热固化。硅砂更适合做模具，因为它受热不会改变尺寸，在可清洗模具中有独特的优势。在复合材料的应用中，使用水溶性粘合剂来建造砂型具有重要意义，因为用自来水简单冲洗就可以去除砂粒，留下中空的复合材料形态。主要研究人员达斯汀·吉尔默(Dustin Gilmer)说:“为了保证模具零件的精度，需要一种在加工过程中不改变形状的材料，因此硅砂是非常有前途的。挑战在于克服沙子的结构弱点。”
目前，砂型铸造模具和砂芯的工业应用是有限的，因为商业方法如洗模所施加的热和压力可能导致砂件在第一次尝试时直接破裂或失效。为了支持批量生产和快速生产，需要更强的砂件。吉尔默说:“这种高强度聚合物砂复合材料提高了用粘合剂喷涂方法制造的零件的复杂性，可以实现更复杂的几何形状，拓宽了其在制造、加工和建筑领域的应用。”
这种新型粘合剂获得了2019“R & amp；D 100”奖，并获得行业合作伙伴ExOne的研究许可。据国外媒体报道，美国能源部橡树岭国家实验室的研究人员设计了一种新型聚合物，用于粘合和强化硅砂，用于粘合剂喷射添加剂制造。这是一种3D打印方法，在工业上用于零件的原型设计和生产。
(来源:ORNL)
这种可打印的聚合物可以使沙子结构具有复杂的几何形状和优异的强度，并且它可溶于水。
这项研究展示了一个6.5厘米长的3D打印沙桥。这座桥可以承受自身重量的300倍，相当于坐落在布鲁克林大桥上的12座帝国大厦。
与工业上使用的其他3D打印方法相比，粘合剂喷射打印工艺更便宜、更快，因此可以使用各种粉末状材料来创建3D结构，这在成本和可扩展性方面具有优势。这个概念起源于喷墨打印，但不是使用墨水。打印机头会喷射一种液体聚合物来粘合粉末状材料(比如沙子)，然后一层一层地构建3D设计并赋予其强度。
该团队利用聚合物专业知识制造了聚乙烯亚胺(PEI)粘合剂。与传统粘合剂相比，这种粘合剂可使砂件的强度提高一倍。
当通过粘合剂喷射印刷印刷的部件最初从印刷床上移开时，它们是多孔的。通过渗透设计，一种名叫氰基丙烯酸酯的超强粘合材料可以填充空隙，提高强度。在第一步的基础上，第二步的强度提高了8倍，使聚合物砂复合材料比任何其他已知的建筑材料(包括砖石)都要坚固。
该项目的首席研究员Tomonori Saito说:“很少有聚合物适合作为这类应用的粘合剂。研究人员一直在寻找能够达到最佳效果的特殊性质，比如溶解性。关键的发现是，PEI粘合剂具有独特的分子结构，可以与氰基丙烯酸酯反应，达到优异的强度。”
使用传统胶黏剂成型的零件，使用可渗透材料(如强力胶)可以变得更致密，但比不上PEI胶黏剂的性能。PEI胶粘剂的高强度来源于该聚合物在固化过程中与氰基丙烯酸酯结合的反应模式。
超高强度砂的潜在应用之一是先进复合材料制造模具。硅砂是一种容易获得的低成本材料，在汽车、航空航天等领域日益普及，可用于制造复合材料零部件。比如用3D打印的砂芯或“模具”包裹碳纤维或玻璃纤维等轻质材料，然后加热固化。硅砂更适合做模具，因为它受热不会改变尺寸，在可清洗模具中有独特的优势。在复合材料的应用中，使用水溶性粘合剂来建造砂型具有重要意义，因为用自来水简单冲洗就可以去除砂粒，留下中空的复合材料形态。主要研究人员达斯汀·吉尔默(Dustin Gilmer)说:“为了保证模具零件的精度，需要一种在加工过程中不改变形状的材料，因此硅砂是非常有前途的。挑战在于克服沙子的结构弱点。”
目前，砂型铸造模具和砂芯的工业应用是有限的，因为商业方法如洗模所施加的热和压力可能导致砂件在第一次尝试时直接破裂或失效。为了支持批量生产和快速生产，需要更强的砂件。吉尔默说:“这种高强度聚合物砂复合材料提高了用粘合剂喷涂方法制造的零件的复杂性，可以实现更复杂的几何形状，拓宽了其在制造、加工和建筑领域的应用。”
这种新型粘合剂获得了2019“R & amp；D 100”奖，并获得行业合作伙伴ExOne的研究许可。
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