來說一說目前的3D打印材料有哪些

由于完全改變了傳統(tǒng)制造工業(yè)的方式和原理,，作為關(guān)鍵核心技術(shù)的3D打印儼然已成為各國制造業(yè)先進(jìn)與否的技術(shù)衡量標(biāo)準(zhǔn),。知名3D打印顧問公司W(wǎng)ohlers Associates近日發(fā)布的《Wohlers Report 2018》顯示：2017年增材制造行業(yè)整體增長21%,，市場價值超過12.5億美元,。行業(yè)數(shù)據(jù)顯示,，截至2020年,，3D打印市場的價值將高達(dá)210億美元,。

3D打印制造技術(shù)主要由三大要素組成：精準(zhǔn)的三維設(shè)計；強(qiáng)大的成型設(shè)備,；滿足制品性能和成型工藝的材料,。

目前，3D打印材料約有200余種，通常對于耐熱性,、靈活性,、穩(wěn)定性以及敏感性有著極高的要求，均是專門針對3D打印設(shè)備和工藝而研發(fā),。

可見,，在3D打印風(fēng)暴席卷全球的今天，作為其中關(guān)鍵部分的3D打印材料無疑正幫助攪動這場風(fēng)暴,。作為3D打印的“墨水”,，3D打印材料開發(fā)難度大、成本高,，目前仍是構(gòu)建3D打印生態(tài)圈的掣肘因素,。

俗話說“巧婦難為無米之炊”，3D打印材料之于3D打印的重要性不言而喻,！今天,，就讓我們好好“爆料”一下這些3D打印材料。

工程塑料
作為當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的一類3D打印材料,，工程塑料占商用3D打印材料的90%以上,，應(yīng)用于FDM設(shè)備，是強(qiáng)度,、耐沖擊性,、耐熱性、硬度及抗老化性均優(yōu)的塑料,。主要包括熱塑性材料和熱固性材料,。目前常見的工程塑料主要有以下幾類：

ABS：當(dāng)前最熱門的FDM 熱塑性塑料之一，通常呈絲狀,；具有良好的熱熔性與沖擊強(qiáng)度,，是通過熔融沉積3D打印的首選工程塑料。優(yōu)點(diǎn)在于打印出的部件機(jī)械強(qiáng)度好且穩(wěn)定性高,。同時,，還可與可溶性支撐材料一起使用�,？梢赃M(jìn)行多種顏色選擇,，甚至可以自定義顏色，比如Stratasys 公司的ABS plus材料在FDM技術(shù)的輔助下就能提供象牙色,、白色,、黑色等九種顏色的選擇。

PC：白色工程塑料,，可與FDM技術(shù)相結(jié)合制造出耐用的模型,、工具或最終產(chǎn)品零件。與ABS塑料相比，PC材料具有更好的強(qiáng)度,、耐高溫性,、抗沖擊性等優(yōu)點(diǎn)，因此可以作為最終零部件使用于超強(qiáng)工程制品的應(yīng)用,。使用PC材料制作的樣件可直接裝配使用,，廣泛應(yīng)用于汽車制造、航空航天,、醫(yī)療器械等領(lǐng)域,。

PA：機(jī)械強(qiáng)度高，且具有一定柔韌性,，耐熱,，耐摩擦。Stratasys 公司的FDM Nylon 12具有出色的強(qiáng)度特性和抗疲勞性,，并可抗中度腐蝕性化學(xué)品,，適于重復(fù)閉合、卡扣式和抗振動部件,，而Stratasys的FDM Nylon 6同時具有優(yōu)于其他熱塑性塑料的強(qiáng)度和韌性,，可經(jīng)受嚴(yán)格的功能測試，是汽車,、航空航天,、消費(fèi)品和工業(yè)制造行業(yè)中的產(chǎn)品制造商和開發(fā)工程師的理想選擇。

光敏樹脂
因具有較快的固化速度,，光敏樹脂表干性能優(yōu)異,，成型后產(chǎn)品外觀平滑，可呈現(xiàn)透明至半透明磨砂狀,。因具有良好的液體流動性和瞬間光固化特性,，使得液態(tài)光敏樹脂成為3D打印耗材用于高精度制品打印的首選材料。目前主要有以下三類：

齊聚物：含有不飽和鍵的低分子聚合物,，種類多,，以各類丙烯酸樹脂最為常見。齊聚物是光固化材料中最為基礎(chǔ)的材料,，決定了光敏樹脂的黏度,、硬度、斷裂延伸率等基本物理化學(xué)性能,。

反應(yīng)性稀釋劑：是含有雙鍵的小分子溶劑,。反應(yīng)性稀釋劑調(diào)節(jié)體系的黏度,，降低齊聚物的黏度,，避免噴頭因黏度過高而堵塞。反應(yīng)性稀釋劑還參與到光固化反應(yīng)之中，影響到聚合反應(yīng)的動力學(xué),、聚合程度以及固化物的物理性質(zhì)等,。

光引發(fā)劑：最為關(guān)鍵的組分，決定了光固化材料的質(zhì)量與光固化反應(yīng)的速度,�,？筛鶕�(jù)引發(fā)輻射的能量不同而分為紫外線引發(fā)劑和可見光引發(fā)劑。由于紫外光引發(fā)劑具有存儲穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn),，現(xiàn)在3D 打印市場上所用的光引發(fā)劑都是紫外光引發(fā)劑,。

金屬材料
3D打印金屬材料以金屬粉末、金屬箔以及金屬絲的形式存在,。金屬材料現(xiàn)階段市場份額較小,，但擴(kuò)張速度最快。

金屬材料可以用于選擇性激光燒結(jié)（SLS）,、直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）,、電子束熔煉（EMB）等工業(yè)級別的3D打印機(jī)。若把金屬材料加入到某些工程塑料材料（如ABS）中去,，則可制成適用于FDM 機(jī)型的具有一定金屬屬性的線材,。

在3D打印金屬材料的過程中，需要考慮金屬的固液相變,、表面擴(kuò)散和熱傳導(dǎo)等因素,，而金屬粉末的形態(tài)直接影響3D打印產(chǎn)品的質(zhì)量。如今常見的金屬材料包括鈦合金,、不銹鋼,、鈷鉻合金和鋁合金等材料。金,、銀等貴金屬粉末材料偶爾也會被用于打印首飾或藝術(shù)品等,。

陶瓷材料
硅酸鋁陶瓷粉末可用于3D打印陶瓷產(chǎn)品，一般呈粉末狀,，通常用于選擇性激光燒結(jié)（SLS）打印機(jī),。3D打印用的陶瓷粉末是陶瓷粉末和某一種粘結(jié)劑粉末所組成的混合物。

陶瓷粉末和粘結(jié)劑粉末的配比,，會直接影響到陶瓷零部件的性能,。粘結(jié)劑份量越多，燒結(jié)比較容易,，但在后處理過程中零件收縮比較大,，會影響零件的尺寸精度。粘結(jié)劑份量少,，則不易燒結(jié)成形,。

陶瓷材料具有高強(qiáng)度,、耐高溫和耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，具有應(yīng)用于航空航天和汽車等領(lǐng)域的潛能,。同時,，陶瓷材料可以選擇的顏色很多，可打印出形態(tài)逼真,、色彩豐富的產(chǎn)品,，是工藝品、建筑和衛(wèi)浴產(chǎn)品的理想選擇,。

生物用高分子材料
生物3D打印材料主要包括支架材料與直接細(xì)胞打印材料,。支架類3D打印材料需滿足：良好的生物相容性，對細(xì)胞及機(jī)體無毒害,；良好的生物降解特性,，可完全被機(jī)體降解吸收或排出體外；良好的機(jī)械特性,，具備一定的力學(xué)強(qiáng)度及可塑性,，結(jié)構(gòu)可長時間保持穩(wěn)定，具有較高的孔隙率,；良好的表面相容性,，利于細(xì)胞在材料表面黏附與生長。主要分為以下幾類：

PLA：3D打印起初使用得最好的原材料,，具有多種半透明色和光澤質(zhì)感,。它源于可再生資源—玉米淀粉和甘蔗，無毒無味,，是能夠降解的環(huán)保型塑料,。

PETG：具有出眾的熱成型性、堅韌性與耐候性,，熱成型周期短,、溫度低、成品率高,，兼具PLA和ABS的優(yōu)點(diǎn),。

PCL：是一種生物可降解聚酯，熔點(diǎn)較低,，常常用作特殊用途如藥物傳輸設(shè)備,、縫合劑等，同時還具有形狀記憶性,。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,，可用來打印心臟支架等。

其他3D打印材料
碳纖維材料是一種新興的3D打印材料,，強(qiáng)度是鋼的五倍而重量卻只有其1/3,，且還具有耐高溫及耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn),。

導(dǎo)電打印材料是熱塑性材料的一種，可用于制造具有電子或是機(jī)械功能的3D打印產(chǎn)品,，如電路板、手電筒以及可穿戴的照明設(shè)備等,。

通過上述解析
您應(yīng)該對3D打印材料有了更多的了解吧,！我們也相信，隨著新材料技術(shù)的不斷發(fā)展與推陳出新,，未來還將出現(xiàn)更多更好的實(shí)用型3D打印材料,。

來源：Stratasys3D打印觀察