3D打印领域中,阻燃剂与阻燃材料以长丝、树脂或粉末等形式广泛存在,旨在抑制或阻止火焰蔓延,尤其适用于火灾风险较高或受严格安全规范约束的行业。当前,适用于3D打印的阻燃材料种类持续扩展,解决方案的创新性不断提升。本文将聚焦塑料类阻燃材料,深入探讨其技术特性、与3D打印结合的优势及潜在应用场景。
阻燃材料与阻燃剂的技术特性
需明确区分阻燃材料与阻燃剂的概念差异:阻燃材料通过固有特性或特殊制造工艺实现永久耐火性;阻燃剂则依赖化学处理减缓火势蔓延,部分材料具备自熄性,但有效性可能受涂层工艺影响。两者共同特征包括:难燃性、低烟毒释放量,以及在火焰暴露下控制或减少燃烧的能力。
ULTEM9085是3D打印领域常用的高性能阻燃材料之一。
在增材制造中,此类材料以树脂、长丝或聚合物粉末形式应用,其耐燃性通过专项测试认证。美国保险商实验室(UL)制定的UL94标准是评估塑料火灾行为的国际权威参考。该标准通过水平燃烧(测量水平方向火焰传播速度)和垂直燃烧(定义V-2、V-1、V-0三级认证,其中V-0为最高等级)等指标评估材料性能。经UL94V-0认证的材料可在10秒内自熄且无燃烧滴落物,此类性能是多数3D打印专用阻燃材料需满足的核心要求。
针对航空领域,美国联邦航空管理局(FAA)颁布了FAR25.853标准,规定材料需通过耐火测试以确保飞机部件在热或火焰暴露下符合严苛性能要求。
3D打印技术与阻燃材料的结合优势
阻燃剂与阻燃材料可通过FDM、树脂聚合、聚合物粉末融合等技术应用于3D打印。增材制造的核心优势在于对材料与温度的精准控制,部分工艺可在打印过程中直接调整材料固有属性,例如创建复合材料,从而拓展应用可能性。此外,3D打印可实现传统方法难以完成的复杂几何结构制造,进一步推动阻燃材料在多工业领域的渗透。
典型应用场景
阻燃材料的应用覆盖高火灾风险领域,如航空航天、石油天然气及汽车行业。例如,经V-0认证的ULTEM9085被用于3D打印飞机内部组件(如面板、通风系统元件),其兼具机械强度与防火性能的特点,同样适用于汽车与轨道交通领域,例如增材制造火车车厢内部或车身部件。
其他材料如CubicureEvolutionFR树脂(UL94V0认证)在电子行业应用广泛,可制造短路或火灾场景下限制火焰蔓延的精密零件。在需严格遵守安全法规的领域,如建筑行业,3D打印技术可用于生产防火天花板、门体或覆层;医疗领域则通过阻燃材料制造满足最高安全标准的设备与装置。
3DeusDynamics开发的硅胶复合材料通过增材制造技术,可承受1200°C极端温度并在15分钟内阻断火焰蔓延,为航空航天领域提供了创新解决方案。