全面盤點3D打印樹脂材料

3D打印這個名詞想必大家早已耳熟能詳，隨著技術的不斷進步發(fā)展,，3D打印也已逐漸“走入尋常百姓家”,，運用到日常生活當中。

將3D打印設備鏈接電腦后,，打印設備將數字模型運用粉末狀或是液體裝材料通過逐層打印的方式表現為實物,。3D打印綜合了數字建模技術、機電控制技術,、信息技術,、材料科學與化學等諸多領域的前沿技術，被譽為“第三次工業(yè)革命”的核心技術,。

這種快速成型技術無疑顛覆了傳統(tǒng)制造行業(yè)——只需將所需的產品在電腦中建模即可,，無需實物模具；不必在制造過程中去除多余材料,，省去二次加工和耗材成本,。這些不單是大大降低了材料成本和開發(fā)成本,，同時也不再有傳統(tǒng)制造業(yè)所必需的大型機械帶來的高能耗和安全隱患。

可以預見,，3D打印技術必然會成為未來制造行業(yè)的核心技術,，當下已初見雛形。那么當前制約3D打印技術發(fā)展進步的門檻是什么呢,？

如上文所說,，3D打印技術是將材料按照數字模型打印的技術。在打印設備已基本完善的情況下,，材料,，無疑成為了3D打印的重中之重。材料是3D打印的物質基礎和靈魂,。從某種意義上來說,，材料決定了3D打印技術的未來發(fā)展和應用領域。

目前3D打印的材料主要分為工程塑料,、光敏樹脂,、橡膠類、金屬類和陶瓷類等,。此外,，人造細胞、巧克力等特殊材料也在各自領域有所應用,。3D打印中所需材料都是針對3D打印設備專門研發(fā)的,，無法使用日常所使用的普通塑料、陶瓷等材料,。這里著重介紹一下跟塑料行業(yè)相關的材料,。

一、工程塑料
工程塑料是指被用作的工業(yè)零件或者外殼材料的工業(yè)用塑料,。相比其它材料,，兼有強度、耐沖擊性,、抗老化,、硬度等性能指標兼顧的平衡優(yōu)點。因此它也是目前3D打印中應用最為廣泛的材料,。常見的工程塑料種類包括acrylonitrile butadiene styrene（ABS）類材料,、polycarbonate（PC）類材料、尼龍類材料等,。
1.ABS材料是fused deposition modeling（FDM,，熔融沉積造型）快速成型工藝常用的熱塑性工程塑料，具有強度高,、韌性好,、耐沖擊等優(yōu)點,，正常變形溫度超過90℃，可進行機械加工（鉆孔,、攻螺紋）,、噴漆及電鍍。
ABS材料的顏色種類很多,，如象牙白、白色,、黑色,、深灰、紅色,、藍色,、玫瑰紅色等，在汽車,、家電,、電子消費品領域有廣泛的應用。
2.PC材料是真正的熱塑性材料,，具備工程塑料的所有特性：高強度,、耐高溫、抗沖擊,、抗彎曲,，可以作為最終零部件使用。使用PC材料制作的樣件,，可以直接裝配使用,，應用于交通工具及家電行業(yè)。PC材料的顏色比較單一,，只有白色,，但其強度比ABS材料高出60%左右，具備超強的工程材料屬性,，廣泛應用于電子消費品,、家電、汽車制造,、航空航天,、醫(yī)療器械等領域。
3.尼龍玻纖是一種白色的粉末,，與普通塑料相比,，其拉伸強度、彎曲強度有所增強,，熱變形溫度以及材料的模量有所提高,，材料的收縮率減小,，但表面變粗糙，沖擊強度降低,。材料熱變形溫度為110℃,，主要應用于汽車、家電,、電子消費品領域,。
4.PC-ABS材料是一種應用最廣泛的熱塑性工程塑料。PC-ABS具備了ABS的韌性和PC材料的高強度及耐熱性,，大多應用于汽車,、家電及通信行業(yè)。使用該材料配合FORTUS設備制作的樣件強度比傳統(tǒng)的FDM系統(tǒng)制作的部件強度高出60%左右,，所以使用PC-ABS能打印出包括概念模型,、功能原型、制造工具及最終零部件等熱塑性部件,。
5.polycarbonate-iso（PC－ISO）材料是一種通過醫(yī)學衛(wèi)生認證的白色熱塑性材料,，具有很高的強度，廣泛應用于藥品及醫(yī)療器械行業(yè),，用于手術模擬,、顱骨修復、牙科等專業(yè)領域,。同時,，因為具備PC的所有性能，也可以用于食品及藥品包裝行業(yè),，做出的樣件可以作為概念模型,、功能原型、制造工具及最終零部件使用,。
6.POLYSULFONE（PSU）類材料是一種琥珀色的材料,，熱變形溫度為189℃，是所有熱塑性材料里面強度最高,，耐熱性最好,，抗腐蝕性最優(yōu)的材料，通常作為最終零部件使用,，廣泛用于航空航天,、交通工具及醫(yī)療行業(yè)。PSU類材料能帶來直接數字化制造體驗,，性能非常穩(wěn)定,，通過與RORTUS設備的配合使用，可以達到令人驚嘆的效果,。
二,、光敏樹脂
光敏樹脂即ultraviolet rays（UV）樹脂,，由聚合物單體與預聚體組成，其中加有光（紫外光）引發(fā)劑（或稱為光敏劑）,。在一定波長的紫外光（250０～300ｎｍ）照射下能立刻引起聚合反應完成固化,。光敏樹脂一般為液態(tài)，可用于制作高強度,、耐高溫,、防水材料。常見的光敏樹脂有somos NEXT材料,、樹脂somos11122材料,、somos19120材料和環(huán)氧樹脂。
1.somos NEXT材料為白色材質,，類PC新材料，韌性非常好,，基本可達到selective laser sintering（SLS,，選擇性激光燒結）制作的尼龍材料性能，而精度和表面質量更佳,。somos NEXT材料制作的部件擁有迄今最優(yōu)的剛性和韌性,，同時保持了光固化立體造型材料做工精致、尺寸精確和外觀漂亮的優(yōu)點,，主要應用于汽車,、家電、電子消費品等領域,。
2.somos11122材料看上去更像是真實透明的塑料,，具有優(yōu)秀的防水和尺寸穩(wěn)定性，能提供包括ABS和PBT在內的多種類似工程塑料的特性,，這些特性使它很適合用在汽車,、醫(yī)療以及電子類產品領域。
3.somos19120材料為粉紅色材質,，是一種鑄造專用材料,。成型后可直接代替精密鑄造的蠟膜原型，避免開發(fā)模具的風險,，大大縮短周期,，擁有低留灰燼和高精度等特點。
4.環(huán)氧樹脂是一種便于鑄造的激光快速成型樹脂,，它含灰量極低（800℃時的殘留含灰量＜0.01%）,，可用于熔融石英和氧化鋁高溫型殼體系，而且不含重金屬銻,，可用于制造極其精密的快速鑄造型模,。

【編者總結】目前,，3D打印技術正在受到越來越多領域的關注，世界各國也投入大量人力物力進行技術開發(fā)和實際應用的研究,。除了已有的產品原型,、模具制造、藝術創(chuàng)意產品,、珠寶制作等領域應用方向外,，在生物工程與醫(yī)學、建筑,、服裝等領域,，3D打印技術的引入也為其開拓了更廣闊的發(fā)展空間。各國也在進行就3D打印技術在軍事領域方面應用的研究,，尤其是各類高價值零部件的制造與加工方面,。

3D打印技術飛速發(fā)展，未來必將應用到日常生活中和各領域的制造業(yè),。在此之前,，你是否已經準備好接受它？