眾所周知，材料是限制3D打印進(jìn)步的最大因素，而同時(shí)材料也是解放3D打印潛力的神奇鑰匙。制造定制化產(chǎn)品和復(fù)雜的產(chǎn)品是3D打印一大吸引力，然而這些優(yōu)勢如何突破原型制造的應(yīng)用，在最終產(chǎn)品的生產(chǎn)領(lǐng)域有多大的發(fā)展空間很大程度上取決于材料技術(shù)的發(fā)展。小編整理了3D打印材料的發(fā)展趨勢，通過這些發(fā)展趨勢讓我們共同來體會(huì)一下材料是如何推動(dòng)3D打印技術(shù)走向生產(chǎn)的。

 

　　塑料–走向工程級(jí)別應(yīng)用

 

　　熱塑性絲材和液體樹脂占據(jù)了塑料3D打印的主要市場，塑料絲材應(yīng)用于基于材料擠出的FFF（電熔制絲）和FDM（熔融擠出）3D打印技術(shù)，樹脂材料光固化材料應(yīng)用于SLA、DLP、Polyjet等3D打印技術(shù)中。

 

　　絲材

 

　　不少材料都可以作為熱塑性塑料絲來進(jìn)行打印，但最常見的是ABS和PLA絲材，ABS是一種應(yīng)用廣泛的工程塑料，日常生活中大量的塑料玩具和生活用品都是用ABS塑料制造的，因此3D打印材料制造商無需進(jìn)行強(qiáng)度、耐久性、安全性與其他屬性的大量測試。而隨著3D打印精度的提升，在小批量生產(chǎn)ABS產(chǎn)品的時(shí)候，3D打印具有比注塑更經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢。不過，針對(duì)3D打印這個(gè)工藝，ABS絲材還有一些需要改善的問題存在，如ABS材料在冷卻時(shí)容易收縮和翹曲。PLA是一種可降解的生物材料，比ABS更加環(huán)保，在加熱時(shí)不會(huì)發(fā)出有毒氣體，冷卻收縮率小，透明容易染色，但是聚乳酸材料也存在力學(xué)性能差，易發(fā)生脆性斷裂等缺點(diǎn)，導(dǎo)致3D打印PLA材料的應(yīng)用范圍受到限制。

 

　　可見，F(xiàn)FF或FDM 3D打印技術(shù)若要在生產(chǎn)領(lǐng)域獲得更大空間，則需要一批收縮率小、力學(xué)性能好的絲材。國內(nèi)的3D的打印材料企業(yè)已著手開發(fā)改性的ABS或PLA材料，或推出新的高分子材料，例如，深圳光華偉業(yè)在進(jìn)行聚乳酸材料改性時(shí)加入了低熔點(diǎn)樹脂包覆的無機(jī)粉體，從而降低降低材料的收縮率并加速材料的冷卻，制備出來的PLA打印線材具有較好韌性，具有收縮率低、不翹邊、不開裂、冷卻快、外觀好等優(yōu)點(diǎn)。上海Polymaker開發(fā)了PolySher，能對(duì)打印件噴涂特制的酒精氣溶膠，從而消除打印件表面的層狀痕跡，顯著提高表面質(zhì)量，令打印件變得像注塑件一樣光滑。PolySmooth的定位是達(dá)到ABS的機(jī)械性能同時(shí)又像PLA一樣的容易打印。

 

　　隨著近幾年材料與材料擠出3D打印設(shè)備的發(fā)展，不僅是打印質(zhì)量表面越來越光滑，而且在打印的長絲材料方面，越來越走向復(fù)合材料打印，使得這些打印出來的產(chǎn)品擁有了注塑產(chǎn)品都難以達(dá)到的工程級(jí)性能。

 

　　例如可用于FDM 3D打印技術(shù)的碳纖維復(fù)合絲材，3DXTECH用伊士曼化工的PETG材料結(jié)合高模量碳纖維制成復(fù)合材料。PETG這種材料，本身就有很好的延展性，而且它能在承受更高的CF負(fù)載的同時(shí)保持一定的延展性和抗沖擊性。它能夠很好地粘附在多種構(gòu)建平臺(tái)上，同時(shí)也具有優(yōu)異的層粘合，而碳纖維的加入不僅增加了它的剛性和尺寸穩(wěn)定性。詳見3D科學(xué)谷的市場研究十種你應(yīng)該知道的熱熔擠出3D打印長絲。

 

　　樹脂

 

　　樹脂光固化3D打印技術(shù)逐漸走向生產(chǎn)，主要源自兩個(gè)發(fā)展趨勢的推動(dòng)，一種趨勢是具有更高表面細(xì)節(jié)和良好力學(xué)性能的樹脂材料的出現(xiàn)，另一種是樹脂材料打印速度的大幅提升。在樹脂材料領(lǐng)域，美國Carbon公司推出的氰酸酯（Cyanate Ester）耐高溫樹，在高溫下保持良好的強(qiáng)度、剛度和長期的熱穩(wěn)定性，適用于汽車和航空工業(yè)的模具和發(fā)熱機(jī)械零件的生產(chǎn)。Formlabs、塑成科技、MadeSolid等公司也推出了可與ABS注塑件對(duì)標(biāo)的硬性樹脂材料。

 

　　Carbon已將樹脂3D打印技術(shù)滲透到了生產(chǎn)領(lǐng)域，投資Carbon的股東之一寶馬集團(tuán)已使用Carbon3D打印機(jī)生產(chǎn)汽車上的個(gè)性化零部件。國內(nèi)企業(yè)中，大族激光率先推出了商業(yè)化的高速度樹脂3D打印機(jī)，由于打印所需時(shí)間短，打印效率高，特別適用于產(chǎn)品的批量定制化生產(chǎn)。光敏樹脂材料與設(shè)備的技術(shù)提升是相輔相成的過程，隨著新設(shè)備的涌現(xiàn)，更多工程級(jí)別應(yīng)用的新材料將被研發(fā)出來。詳見3D科學(xué)谷的市場研究9種你需要知道的適用于桌面級(jí)3D打印的光敏樹脂．