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TDK TDK电子

压电技术

2019年6月26日

等离子让粘合更牢固

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为牢固粘合塑料部件,表面处理是必不可少的工序。使用冷等离子活化塑料表面是一种简单有效的解决方案。为此,TDK电子旗下子公司Relyon Plasma专门开发了piezobrush® PZ2手持式等离子设备。后者一种基于TDK CeraPlas™压电式等离子发生器的便捷式等离子源。

3D打印(又称“增材制造”)技术已广泛用于工业及个人制造应用。随着增材制造工艺的重要性日渐普及,对质量、材料多样性和产品坚固性的要求也在不断提高。

Relyon Plasma长期致力于研究在各种应用中使用冷等离子进行表面活化处理,包括3D打印等应用。而3D打印服务提供商Creabis则一直致力于生产尺寸超过600毫米的大型复杂零件。为将3D打印技术用于生产这些较大的零部件,他们先打印一个个独立部件,然后将其粘合在一起。在实践中,预先确定最大粘合区域的接合形状,以及如何实现牢固粘合便成了难以克服的挑战。尤其是表面很小的窄长形部件,确保粘合强度至关重要。在涂抹粘合剂之前,通过冷等离子对粘合表面进行表面活化可提升粘合强度。

使用等离子进行表面活化处理主要有两大效果:深度清洁粘合表面的有机污染物,以及通过提高表面能改善粘合剂对粘合表面的浸润性。

piezobrush PZ2是Relyon Plasma生产的一款高效紧凑的手持式等离子设备,无需特殊的技能知识要求或复杂的基础设施,非常适用于预处理待粘合的3D打印部件。这款手持式等离子设备的核心是CeraPlas压电式等离子发生器,后者是一种用于产生常压冷等离子的高压放电装置。

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图 1:

Relyon Plasma生产的便捷式piezobrush PZ2,可用于活化塑料表面。

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图 2:

piezobrush PZ2的关键部件——TDK CeraPlas,用于产生常压冷等离子。

通过等离子活化单个部件以提高粘合强度

Creabis的两个应用充分展现了使用piezobrush PZ2手持式等离子设备处理3D打印部件的潜力。Creabis采用选择性激光烧结技术 (SLS) 并以无填料PA12为原料打印四个独立部件,用于生产创新的小型电动车辆的内门饰板。然后,用冷等离子活化这些部件并用氰基丙烯酸酯(强力胶)点胶。约一个小时后,当部件仍然处于活化状态时,使用一种双组分粘合剂将它们粘合成一个整体结构,从而完成整个粘合工作。

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图 3:

从左到右:采用3D打印制造门饰的四个独立部分;使用piezobrush PZ2手持式等离子设备进行表面活化;完成粘合的饰板。

Creabis的所有者Ralf Deuke认为等离子技术的使用带来了极大优势,并表示:“piezobrush PZ2手持式等离子设备带来了无限的可能性,可粘合以前无法想象的独立部件。”在第二应用示例中,这个优势表现的更为突出。该应用中,比赛摩托车的内饰由12个单独的部件组成,这12个部件均采用3D打印技术制造,经piezobrush PZ2预处理之后粘合成一个整体。极佳的粘合强度使安装在摩托车上的内饰甚至能承受超过200 km / h的高速。内部测试表明,采用等离子技术处理部件后,粘合强度是未处理时的三倍。

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图 4:

这款摩托车内饰由12个采用3D打印制造的独立部件构成。采用piezobrush PZ2活化粘合表面后,粘合强度未进行表面活化时的三倍。

Relyon Plasma和Creabis都很看好等离子技术在3D打印领域的潜力应用巨大,并表示未来将深化合作。

piezobrush PZ2的技术数据

电源110 - 240 V / 50 - 60 Hz, 15 V DC
功耗最大30W
重量170 g
设计手持式设备,带电源,集成风扇
等离子温度<50 °C
标准处理距离2 - 10 mm
标准处理时间5 - 20 s