使用超微粒在SLS 3D打印中更严格地控制粉末

德国研究人员继续研究复合材料的最新趋势，研究如何制造具有更强机械性能的材料，并尝试改进稳定结构的制造技术。他们的发现已发布在最近发表的“ 用于粉末基增材制造的复合超微粒的自下而上设计 ”中，概述了具有更好成分和流动性的新型粉末的细节。

超颗粒是由纳米颗粒簇形成的物质碎片，本领域的人认为可以控制这些颗粒，以实现各种结果，从而能够更好地管理使用它们的给定应用程序。在选择性激光烧结（SLS）的情况下，这些研究人员认为超微粒子可用于更严格地控制粉末的流动性和组成，这是获得良好3D打印效果的关键。

反过来，希望是，通过通过可控超颗粒对SLS粉末进行严格管理，将有可能为超出我们通常在行业中看到的标准聚酰胺的技术提供材料选择。

因为自下而上的印刷技术在制造超微粒子方面效果更好，所以研究人员采用了SLS印刷技术，可以从聚合物和复合材料中生产出薄层样品。聚苯乙烯/二氧化硅（PS–SiO2）用作样品的复合材料，并对超颗粒粉末的尺寸，分布，组成和形态进行了综合分析。

自下而上的技术基于胶体构造块，可实现自定义的颗粒分散以及SLS的整体优势，包括：

在纳米尺度上均匀分散，产生“均质复合材料”

出色地控制颗粒的组成和形态

具有定义的粗糙表面的球形颗粒的生产（由于构件）

在使用喷雾干燥工艺时，必须严格控制以下内容：

液滴产生

干燥速度

水动力效应

用户在聚合物方面有多种选择，研究人员说：“无表面活性剂的乳液聚合可用于自由基聚合的各种聚合物，包括聚苯乙烯，聚（甲基丙烯酸甲酯），聚乙烯或聚四氟乙烯。” “细乳液聚合为通过不同的聚合技术合成一系列聚合物提供了一个额外的通用平台。通过溶剂蒸发技术，可以获得甚至更复杂的聚合物，例如生物（可降解）或半导体聚合物。”

无机添加剂也可以用作填料，以改善机械性能并增加功能。在这项研究中，使用了基本的PS-SiO2模型系统，以显示该技术的精确程度，以及印刷，粉末特性及其在SLS中的特殊应用之间的联系。

喷雾干燥工艺是可扩展的，具有制造SLS所需的“足够大量的粉末”的潜力。尽管在此过程中具有如此出色的精度，但不利的一面是产量受到负面影响，导致缺少必要的材料量。

在比较两种不同的复合超微粒（抗张强度为11.4±1.1 Pa的干涂层且均匀混合的PS–SiO2超微粒和具有抗张强度的核壳PS–SiO2超微粒）时，研究人员指出，两种超微粒均显示出更高的密度。与PS超颗粒相比，样品具有均匀的粉末床。作者将其归因于含SiO2的样品中较高的密度，该样品也显示出比干涂层样品更高的粉床密度。

研究人员解释说：“两个粉末床的均匀性类似于市售的聚酰胺12，这是工业SLS工艺中使用的典型粉末。”

总体而言，自下而上的过程有望为创建和使用用于粉末床熔合的新复合材料提供一个灵活的平台。