ROSS Mixers：3D 打印行業(yè)如何從其混合機械產(chǎn)品組合中受益

自 1842 年以來，CharlesRoss及其子公司(ROSS Mixers) 一直從事工業(yè)類混合、共混、干燥和分散機械設(shè)備的設(shè)計和生產(chǎn) ，并為各行各業(yè)提供定制和標(biāo)準設(shè)計以滿足不同的加工需求。距今為止，ROSS Mixers已有著 180 多年為制造業(yè)服務(wù)的經(jīng)驗，而3D 打印企業(yè)又該如何從 ROSS 的產(chǎn)品中呢？本期文章圍繞著ROSS Mixers的產(chǎn)品組合進行了介紹，并針對 3D 打印行業(yè)如何從其產(chǎn)品線中受益提供了見解。

增材制造中使用的原材料在 3D 打印過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。為了生產(chǎn)高質(zhì)量的 3D 打印件，原料也必須始終保持高質(zhì)量。鑒于大多數(shù)原料是混合物而不是單組分材料，混合和共混技術(shù)在增材制造過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。成品的強度、質(zhì)地、外觀、導(dǎo)電性、耐久性和其他關(guān)鍵性能都直接受到混合操作的影響。因此，選擇正確的混合設(shè)備是實現(xiàn)配方準確性和批次間可重復(fù)性的第一步。

在 3D 打印行業(yè)，ROSS 提供了多種設(shè)備和混合解決方案，針對一系列材料的生產(chǎn)進行了優(yōu)化。此外，該公司的產(chǎn)品線廣泛應(yīng)用于全球化學(xué)、制藥、食品、塑料、復(fù)合材料、粘合劑、涂料和電子行業(yè)。

△Charles Ross及其子公司標(biāo)志。圖片來自 ROSS Mixers。

ROSS Mixers 的工業(yè)產(chǎn)品組合

ROSS Mixers滾筒攪拌機非常適合生產(chǎn) 3D 打印中使用的金屬和合金粉末。事實上，在所有干式混合技術(shù)中，滾筒式混合機是處理大批量同時最大限度減少機械磨損的最佳選擇。

滾筒混合以擴散為主要混合機制，是一種低影響的工藝，非常適合加工磨料固體和易碎成分。在制造含有微量成分或添加劑的精確混合物時，也經(jīng)常使用此過程。這些滾筒混合機還可以確保適當(dāng)?shù)幕旌希�這對于生產(chǎn)具有目標(biāo)粒度分布的高純度、化學(xué)均勻的球形粉末至關(guān)重要。這還可以實現(xiàn)出色的流動特性和高堆積密度。

ROSS Mixers 滾筒攪拌機的另一個主要優(yōu)點是其雙錐體和 V 錐體容器幾何形狀。這樣可以完全排出混合材料，從而提高產(chǎn)量、降低污染風(fēng)險并且易于清潔。

△ROSS Mixers V 錐體滾筒攪拌機。 照片來自 ROSS Mixers。

ROSS 混合器高剪切力混合器(HSM)專為需要高剪切力和強烈湍流的低粘度應(yīng)用而設(shè)計。這些混合器非常適合 3D 打印應(yīng)用，例如將顏料、添加劑和填料分散到樹脂或蠟中；聚合物懸浮液、陶瓷漿料；潤滑劑（如硅乳液和聚四氟乙烯懸浮液）和粘合劑溶液的制備等。

高剪切力混合器有批量（垂直）或串聯(lián)（水平）配置，并包括一個在固定定子內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。該過程可實現(xiàn)極快的混合，轉(zhuǎn)子尖端速度通常達到 3,000 至 4,000 英尺/分鐘。這會分解團聚物并減小液滴的尺寸。  

△帶移動升降機的 ROSS 間歇式高剪切混合機。 照片來自 ROSS Mixers。

ROSS Mixers 還提供SLIM（固體/液體注射歧管）技術(shù)，這是轉(zhuǎn)子/定子設(shè)計的一項關(guān)鍵擴展。這種高速粉末感應(yīng)系統(tǒng)可添加到 ROSS 高剪切混合器中，在轉(zhuǎn)子后面產(chǎn)生真空。該真空可用于將粉末（或液體）成分直接注入高剪切區(qū)域。

此過程非常適合不易與液體混合的粉末。例如，用氣相二氧化硅、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、卡波姆、膨潤土或黃原膠增稠的原料或中間材料通常受益于通過 SLIM 系統(tǒng)的粉末誘導(dǎo)。

△ROSS Mixers 帶有 SLIM 的內(nèi)聯(lián)高剪切混合器。 照片來自 ROSS Mixers

ROSS 混合器多軸混合器提供與高剪切混合器類似的分散、乳化和均質(zhì)功能。然而，這些機器可以翻轉(zhuǎn)粘性材料，在真空下混合并提供更嚴格的溫度控制。這些機器的兩種流行配置是三軸攪拌機，由高剪切攪拌機、高速分散機和三翼錨組成，以及更具成本效益的雙軸攪拌機。該配置由高速分散器和兩翼錨組成。

與單軸設(shè)備相比，這些混合器具有卓越的粘度和傳熱能力。此外，它們是封閉系統(tǒng)，具有真空混合的優(yōu)點，例如更高的密度、卓越的分散質(zhì)量、更好的拉伸性能、更少的缺陷和更長的穩(wěn)定性。

多軸混合機的常見應(yīng)用包括聚乙烯醇溶液、增塑溶膠和其他熱塑性油墨、橡膠混合物、聚氨酯基復(fù)合材料、增強環(huán)氧樹脂和其他填充樹脂。

△ROSS 攪拌機雙軸和三軸攪拌機。照片來自 ROSS Mixers。

ROSS 混合器還提供一系列行星式混合器，非常適合生產(chǎn)高粘度 3D 打印機原料。 ROSS雙行星攪拌機非常適合生產(chǎn)高粘度 3D 打印機原料，并針對高達 600萬cP 或更高的粘度配方進行了優(yōu)化。

這款設(shè)備產(chǎn)品包含兩個相同的葉片，它們獨立旋轉(zhuǎn)，同時繞公共軸繞混合容器運行。兩個刀片在產(chǎn)品區(qū)域的每個點上移動，在整個容器中僅旋轉(zhuǎn) 36 圈即可物理接觸整批產(chǎn)品。

由于這些機器的葉片以相對較低的速度運行，因此這些混合器可以承受磨料應(yīng)用，包括聚合物、蠟或樹脂粘合劑中的金屬或陶瓷分散體。同樣，剪切敏感材料，例如水凝膠和復(fù)合泡沫，也廣泛在雙行星混合機中生產(chǎn)。  

△ROSS 攪拌機雙行星攪拌機。 照片來自 ROSS Mixers。

ROSS PowerMix是一款混合行星式分散機，結(jié)合了高速和低速攪拌，使混合物在開始時非常流動，并在整個配料過程中變稠。

從類似水的粘度到大約 200萬 cP，PowerMix 可以在任何階段賦予高剪切力。此外，兩個攪拌器都是獨立控制的。當(dāng)產(chǎn)品在整個混合周期中發(fā)生變化時，這使得可以對流動模式和剪切速率進行微調(diào)。

ROSS 攪拌機還提供四軸設(shè)計，配有行星雙分散器(PDDM)。這個強大的系統(tǒng)將兩個行星葉片與兩個高速分散葉片結(jié)合在一起。這使得固體添加物能夠以更大量和更短的間隔生產(chǎn)。即使材料特別致密或粘稠，團聚體分解速度也更快，并且周轉(zhuǎn)效率極高。

△ROSS 攪拌機行星雙分配器。 照片來自 ROSS Mixers。

ROSS 混合器界面表面生成器(ISG) 靜態(tài)混合器特別適合注塑和擠出應(yīng)用。事實上，ROSS 聲稱 ISG 靜態(tài)混合器是注塑和擠出應(yīng)用中使用最廣泛的靜態(tài)混合器型號之一。

靜態(tài)混合的使用已被證明可以提高注塑和擠出產(chǎn)品的質(zhì)量。熔融材料通過安裝在噴嘴內(nèi)部模具組件之前的一系列靜態(tài)混合器組件注入。靜態(tài)混合器可以在很短的管道長度內(nèi)糾正擠出流中的多個差異。

熱均化、一致的密度和密度、改進的顏色混合和最少的添加劑、有效利用所有原材料、消除最終產(chǎn)品中的條紋或云彩、高質(zhì)量和產(chǎn)量只是其中的一些優(yōu)點。

△ISG 靜態(tài)混合器元件。照片和圖像來自 ROSS Mixers。

ROSS 立式混合機，用于干燥和混合塑料樹脂和尼龍顆粒

塑料樹脂吸收周圍環(huán)境中的水分。水會積聚在表面，如果塑料具有吸濕性，則會積聚在聚合物內(nèi)部。干燥至關(guān)重要，因為初始樹脂材料中的水分過多會導(dǎo)致成品部件強度降低、視覺缺陷和性能不佳。

ROSS Mixers 立式攪拌機/干燥機具有真空功能，是“經(jīng)過充分驗證”的塑料樹脂干燥設(shè)備。真空干燥是制造熱敏性塑料的有效技術(shù)，無需擔(dān)心熱降解，因為它需要相對較低的溫度來去除水分。

一旦建立真空，低絕對壓力、溫和加熱和緩慢攪拌的混合物迅速將水分從散裝材料中排出。在此過程中產(chǎn)生的蒸汽被過濾和冷凝。如果適用，接收器會收集冷凝液體以進行安全處置或再利用。

△塑料樹脂和尼龍粒料的加工方法。圖片來自 ROSS Mixers。

尼龍顆粒經(jīng)常與其他塑料混合，涂上潤滑劑粉末，或與強化顏料和其他添加劑結(jié)合。

在某些情況下，需要降低顆粒的水分含量，以避免最終產(chǎn)品的缺陷和工藝差異。過度干燥會損害尼龍顆粒的流動行為，因此干燥至理想水平至關(guān)重要。適應(yīng)性強的立式攪拌機非常適合實現(xiàn)上述目標(biāo)。

ROSS立式混合機還可以將尼龍顆粒與其他固體添加劑或幾乎任何形狀和尺寸的聚合物混合。立式混合機對尼龍顆粒使用與塑料樹脂相同的工藝。

ROSS 雙行星攪拌機用于牙科復(fù)合材料的混合設(shè)備

牙科復(fù)合材料多采用玻璃和陶瓷顆粒作為增強相。雙行星攪拌機是經(jīng)過時間考驗的用于制備牙科復(fù)合材料的絕佳工具。 更新的螺旋葉片設(shè)計可提供更好的混合和更直接的管理高達 600 萬cP的粘度峰值。Ross 高粘度“HV”葉片（美國專利號 6,652,137）是“同類產(chǎn)品中的第一款”，具有精確的角度輪廓，可產(chǎn)生特定的混合作用。

Ross 雙行星攪拌機在全球范圍內(nèi)用于研磨材料，通常鍍硬鉻或覆蓋 Kynar（聚偏二氟乙烯）或氧化鋁。當(dāng)磨料復(fù)合物在傳統(tǒng)的不銹鋼混合器中混合時（不銹鋼顆粒融入配方中），糊劑會變色。在牙科復(fù)合材料中，即使是輕微的污染也是不可接受的，因為準確的光學(xué)性能至關(guān)重要。

△雙行星混合機用于牙科復(fù)合材料的混合設(shè)備。圖片來自 ROSS Mixers。

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