先進(jìn)的復(fù)合材料公司Hexcel推出了一種用于3D打印的新型導(dǎo)電聚合物基碳纖維復(fù)合材料。該公司的新型熱塑性塑料HexPEKK EM是為滿足先進(jìn)飛機(jī)應(yīng)用中的靜電管理，電磁（EM）屏蔽和輻射吸收需求而定制的。通過(guò)將EM質(zhì)量直接集成到3D打印的零件中，Hexcel的材料可以使用戶減少昂貴的后處理步驟，并從一開(kāi)始就交付“可立即投入使用”的組件。

Hexcel增材制造副總裁Lawrence Varholak說(shuō)：“這種先進(jìn)的增材制造材料的引入將使制造具有無(wú)與倫比的結(jié)構(gòu)和電氣功能的極其復(fù)雜的航空結(jié)構(gòu)成為可能。它顯著降低了重量和成本，同時(shí)提供了無(wú)限的設(shè)計(jì)靈活性。”

Hexcel旨在通過(guò)其新型HexPEKK EM 3D打印材料滿足廣泛的航空航天應(yīng)用。圖片來(lái)自波音公司。

Hexcel不斷增長(zhǎng)的3D打印材料組合

Hexcel成立于1948年，是一家知名的材料生產(chǎn)商，不僅為3D打印行業(yè)提供材料，而且還為更廣泛的工業(yè)制造行業(yè)提供材料。除產(chǎn)品組合外，該公司還擁有多個(gè)領(lǐng)域的既得利益，包括飛行，能源發(fā)電和運(yùn)輸行業(yè)。

Hexcel當(dāng)前的產(chǎn)品陣容包括一系列碳纖維，織物，粘合劑和工具材料，但是3D打印領(lǐng)域的公司很可能會(huì)認(rèn)可其專(zhuān)有的HexPEKK熱塑性塑料系列。聚合物系列已經(jīng)過(guò)優(yōu)化，可用于制造航空航天部件，甚至滿足了飛機(jī)內(nèi)部的煙霧和毒性要求（UL VO，OHS），可在工業(yè)中最終使用。

Hexcel的航空航天添加劑研究始于2016年，當(dāng)時(shí)它在英國(guó)達(dá)克斯福德開(kāi)設(shè)了一個(gè)新的研究中心，旨在為航空和工業(yè)市場(chǎng)開(kāi)發(fā)新型復(fù)合材料。一年后，該公司又走了一步，收購(gòu)了牛津高性能材料（OPM），后者是高性能熱塑性塑料和碳纖維增強(qiáng)3D打印零件的知名生產(chǎn)商。收購(gòu)之后，OPM的首席執(zhí)行官Scott DeFelice表示，其重點(diǎn)“仍然集中在PEKK的應(yīng)用上”，并且該公司“正在開(kāi)發(fā)一些令人興奮的新材料”。 Hexcel隨后通過(guò)獲得跨國(guó)航空公司波音（Boeing）的3D打印部件批準(zhǔn)，重申了其對(duì)開(kāi)發(fā)新型PEKK航空材料的承諾。

該認(rèn)證直接授予了Hexcel的HexPEKK聚合物，這使它們可用于制造支架，環(huán)境控制系統(tǒng)管道和鑄件。隨著最新版本的HexPEKK的發(fā)布，該公司現(xiàn)在的目標(biāo)是解決航空領(lǐng)域的更多應(yīng)用。

Hexcel現(xiàn)有的HexPEKK材料已用于創(chuàng)建一系列航空部件（如圖）。圖片來(lái)自Hexcel。

HexPEKK EM的卓越航空航天證書(shū)

當(dāng)前，非EM使能的打印材料需要施加導(dǎo)電涂層，以使其具有在航空航天工業(yè)中使用所需的質(zhì)量。電導(dǎo)率在航空應(yīng)用中至關(guān)重要，因?yàn)樗墒沽慵行У毓芾黼姶鸥蓴_并吸收輻射。Hexcel的新型PEKK材料具有集成的EM特性，從而無(wú)需進(jìn)行此類(lèi)昂貴且耗時(shí)的后處理任務(wù)，這使其很可能適合印刷各種航空部件。該聚合物是使用該公司行業(yè)認(rèn)證的HexAM工藝開(kāi)發(fā)的，這意味著該聚合物在可持續(xù)性，工作溫度和耐化學(xué)性方面已展現(xiàn)出高水平的性能。

“在所有車(chē)輛的設(shè)計(jì)中，靜電耗散，電磁干擾和輻射吸收的管理極為重要?！痹摴咀苑Q(chēng)“行業(yè)領(lǐng)先”的材料旨在生產(chǎn)用于商用飛機(jī)，軍用飛機(jī)，直升機(jī)和無(wú)人機(jī)的最終使用組件。據(jù)Hexcel稱(chēng)，這使HexPEKK EM成為減輕相關(guān)部件的重量和成本的理想之選，例如進(jìn)氣口，電子外殼和駕駛艙結(jié)構(gòu)。      

此外，3D打印固有的設(shè)計(jì)靈活性可以鼓勵(lì)類(lèi)似的航空物體以更具成本效益和性能效率的方式進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。向前邁進(jìn)，該公司致力于繼續(xù)開(kāi)發(fā)其獲得專(zhuān)利的HexAM工藝，以“從根本上改善世界飛機(jī)部件的制造方式?！?/span>

PEKK在增材制造中的作用

聚醚酮（或PEKK）的耐熱性使其在航空航天領(lǐng)域很流行，但是研究人員也發(fā)現(xiàn)了越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)方法來(lái)利用其抗菌特性。3D打印機(jī)制造商EOS于2018年4月與波音公司合作開(kāi)發(fā)了自己的碳纖維增強(qiáng)PEKK材料。該聚合物的設(shè)計(jì)旨在滿足航空航天領(lǐng)域具有挑戰(zhàn)性的抗紫外線性，阻燃性和聯(lián)邦航空法規(guī)。

在其他地方，OPM和麥吉爾大學(xué)的研究人員通過(guò)制作3D打印的PEKK植入物證明了該材料的抗菌特性。 OPM的移植能夠修復(fù)骨軟骨，據(jù)報(bào)道顯示出新骨形成的有力證據(jù)。

同時(shí)，東北大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)通過(guò)開(kāi)發(fā)3D打印抗感染骨科器械，以O(shè)PM對(duì)PEKK材料的使用為基礎(chǔ)。受蟬翼自然排斥表面的啟發(fā)，該團(tuán)隊(duì)的微調(diào)“納米毛”據(jù)說(shuō)可與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的PEEK植入物媲美。

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