3D打印材料發(fā)展史

    3D打印技術(shù)的興起和發(fā)展,，離不開3D打印材料的發(fā)展。正如前面所述,，3D打印有多種技術(shù)種類,，如SLS,、SLA和FDM等等,，每種打印技術(shù)的打印材料都是不一樣的,，比如SLS常用的打印材料是金屬粉末，而SLA通常用光敏樹脂,，F(xiàn)DM采用的材料比較廣泛如ABS塑料,、PLA塑料等等。

當(dāng)然,，不同的打印材料是針對(duì)不同的應(yīng)用的,，目前3D打印材料還在豐富中，材料的豐富和發(fā)展也是3D技術(shù)能夠普及,、能夠帶來所謂“第三次工業(yè)革命”的關(guān)鍵,。

3D打印行業(yè)是一個(gè)集產(chǎn)品銷售、材料銷售和服務(wù)銷售一體的行業(yè),，本身的商業(yè)模式具有可持續(xù)的特征,，這就意味著用戶在購(gòu)買3D打印機(jī)之后，還需要持續(xù)購(gòu)買打印材料,，這一點(diǎn)和打印機(jī)市場(chǎng)非常相似,。目前，用戶購(gòu)買了3D打印機(jī)之后,，只能在同一個(gè)廠商購(gòu)買材料,。雖然現(xiàn)在這個(gè)束縛已經(jīng)逐漸消除，尤其在消費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)領(lǐng)域,，F(xiàn)DM的材料基本標(biāo)準(zhǔn)化了,，但是在工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)領(lǐng)域打印耗材和廠商還是強(qiáng)關(guān)聯(lián)的。

根據(jù)業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的廠商的報(bào)告,，目前3D打印的材料已經(jīng)超過了200種,。從直接數(shù)字制造（DDM）角度來看，200多種材料還是非常有限的,，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中產(chǎn)品非常多,，生產(chǎn)材料以及其組合也是紛繁復(fù)雜的。這些材料我們不可能一一解讀,，但是把這些材料歸類之后,，也不外乎石化產(chǎn)品類、生物類產(chǎn)品,、金屬類產(chǎn)品,、甚至是石灰混凝土產(chǎn)品這樣幾大類，我們?cè)谶@里和3D打印的應(yīng)用介紹一樣,，進(jìn)行歸類介紹,。具體的名詞和材料特性不是重點(diǎn),，重點(diǎn)介紹這些材料在3D打印的特點(diǎn)和應(yīng)用。

  ABS 塑料類
ABS可以說是FDM最常用的打印材料,，目前有多種顏色可以選擇,，是消費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)用戶最喜愛的打印材料，比如打印“樂高”類型的很多玩具,，制作很多創(chuàng)意家居飾件等,。ABS材料通常是細(xì)絲盤裝，通過3D打印噴嘴加熱熔解打印,。由于噴嘴噴出之后需要立即凝固,，噴嘴加熱的溫度控制在ABS材料熱熔點(diǎn)高出1°C到2°C，不同的ABS由于熔點(diǎn)不同,，對(duì)于不能調(diào)節(jié)溫度的噴嘴,，是不能通配的。這也是為什么最好在原廠商購(gòu)買打印材料的原因,。
     PLA塑料類
PLA塑料熔絲可以說是另外一個(gè)非常常用的打印材料,，尤其是對(duì)于消費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)來說， PLA可以降解,，是一種環(huán)保的材料,。PLA一般情況下不需要加熱床，這一點(diǎn)不像ABS,，所以PLA容易使用,，而且更加適合低端的3D打印機(jī)。PLA有多重顏色可以選擇而且還有半透明的紅,、蘭,、綠以及全透明的材料。和ABS同樣的原因,，PLA的通用性也有待提高,。
    亞力克 Acrylic類材料
亞力克（有機(jī)玻璃）材料表面光潔度好，可以打印出透明和半透明的產(chǎn)品,，目前利用亞力克材質(zhì),，可以打出牙齒模型用于牙齒矯正的治療
    尼龍鋁粉材料（Alumide）
這種材料在尼龍的粉末中參雜了鋁粉，利用SLS技術(shù)進(jìn)行打印,，其成品就有金屬光澤,，經(jīng)常用于裝飾品和首飾的創(chuàng)意產(chǎn)品的打印中
      陶瓷——Ceramic
陶瓷粉末采用SLS進(jìn)行燒結(jié)，上釉陶瓷產(chǎn)品可以用來盛食物,，很多人用陶瓷來打印個(gè)性化的杯子,，當(dāng)然3D打印并不能完成陶瓷的高溫?zé)�制，這道手續(xù)現(xiàn)在需要在打印完成之后進(jìn)行高溫?zé)�制�?br />         樹脂——Resin
樹脂是SLA——Stereolithography光固化成型的重要原料，其變化種類很多,，有透明的,、半固體狀的，可以制作中間設(shè)計(jì)過程模型,，由于其成型精度比FDM高，可以作為生物模型或醫(yī)用模型,。
       玻璃——Glass
真正的玻璃目前正在試驗(yàn)當(dāng)中,，玻璃粉末采用SLS技術(shù)進(jìn)行打印，玻璃材質(zhì)的變化種類就像樹脂和聚丙乙烯一樣多,。



  不銹鋼——Stainless Steel
不銹鋼堅(jiān)硬,，而且有很強(qiáng)的牢固度。不銹鋼粉末采用SLS技術(shù)進(jìn)行3D燒結(jié),，可以選用銀色,、古銅色以及白色的顏色。不銹鋼可以制作模型,、現(xiàn)代藝術(shù)品以及很多功能性和裝飾性的用品,。
       其他金屬——銀、金和鈦金屬
這些金屬材料都是采用SLS的粉末燒結(jié),，金銀可以打印飾品,，而鈦金屬是高端3D打印機(jī)經(jīng)常用的材料，用來打印航空飛行器上的構(gòu)件,。

       彩色打印和其他材質(zhì)
彩色打印有兩種情況,，一種是兩種或多種顏色的相同或不同的材料從各自的噴嘴中擠出，最常用的是消費(fèi)級(jí)的FDM 雙噴嘴的打印機(jī),，通過兩種或多種材料的組合來形成有限的色彩組合,。另外一種是采用噴墨打印機(jī)的原理，通過不同的染色劑的組合,，和粘黏劑混合注入打印材料粉末中進(jìn)行凝固,，理論上這種技術(shù)可以打印出“真彩”的3D物品。打印材料通常選擇為樹脂,、聚丙乙烯或ABS,。“全彩”打印技術(shù)最成熟的是3D system公司,，其次是以色列的Objet公司（已經(jīng)與美國(guó)Stratasys公司合拼）
       其他的打印材質(zhì)包括了水泥,、巖石、紙張,、甚至是鹽,，目前都是少量的研究應(yīng)用。比如用混凝土來打印房子，目前荷蘭有公司已經(jīng)開始進(jìn)行研制了,，初步實(shí)驗(yàn)可以打印出來小的模型或預(yù)制件,，也有人研究用木板或者紙張來打印家具，尤其是紙張可以利用回收的報(bào)紙,，是很有前景的,。
         我們已經(jīng)大致介紹了目前3D打印常用、能夠使用的材料,，3D打印的材料還在不斷的發(fā)展,，比如以色列Objet公司生產(chǎn)消費(fèi)級(jí)和工業(yè)級(jí)的多款打印機(jī)，但是Objet公司更加重視在打印材料上面的研發(fā),，每年針對(duì)不同的行業(yè)推出相應(yīng)的打印材料,，比如醫(yī)學(xué)使用的材料。另外我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到的是3D打印材料均是新開發(fā)和定制的,，專用于3D打印的,，不論是FDM還是SLA或SLS技術(shù)，其對(duì)材料的要求都很高,，而且現(xiàn)在3D打印的材料價(jià)格還是比較貴的,。材料的通用性是有待解決的問題，Objet每年推出好幾款新材料,，但是都只能應(yīng)用在Objet自產(chǎn)的打印機(jī)上面,，材料通用性目前在消費(fèi)級(jí)打印機(jī)上面有所突破，但是工業(yè)級(jí)以及高端打印機(jī)的材料還是專屬的,。