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(shù)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(dāng)中。

將3D打印設(shè)備鏈接電腦后,，打印設(shè)備將數(shù)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(xiàn)為實物,。3D打印綜合了數(shù)字建模技術(shù)、機電控制技術(shù),、信息技術(shù),、材料科學(xué)與化學(xué)等諸多領(lǐng)域的前沿技術(shù)，被譽為“第三次工業(yè)革命”的核心技術(shù),。

這種快速成型技術(shù)無疑顛覆了傳統(tǒng)制造行業(yè)——只需將所需的產(chǎn)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(yù)見,，3D打印技術(shù)必然會成為未來制造行業(yè)的核心技術(shù)，當(dāng)下已初見雛形,。那么當(dāng)前制約3D打印技術(shù)發(fā)展進步的門檻是什么呢,？

如上文所說，3D打印技術(shù)是將材料按照數(shù)字模型打印的技術(shù),。在打印設(shè)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(zhì)基礎(chǔ)和靈魂,。從某種意義上來說，材料決定了3D打印技術(shù)的未來發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)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(xì)胞、巧克力等特殊材料也在各自領(lǐng)域有所應(yīng)用,。3D打印中所需材料都是針對3D打印設(shè)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(guān)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(biāo)兼顧的平衡優(yōu)點。因此它也是目前3D打印中應(yīng)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(lán)色,、玫瑰紅色等，在汽車、家電,、電子消費品領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)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(yīng)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(yīng)用于電子消費品,、家電、汽車制造,、航空航天,、醫(yī)療器械等領(lǐng)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(yīng)用于汽車,、家電,、電子消費品領(lǐng)域。
4.PC-ABS材料是一種應(yīng)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(yīng)用于汽車、家電及通信行業(yè),。使用該材料配合FORTUS設(shè)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(xué)衛(wèi)生認(rèn)證的白色熱塑性材料,，具有很高的強度，廣泛應(yīng)用于藥品及醫(yī)療器械行業(yè),，用于手術(shù)模擬,、顱骨修復(fù)、牙科等專業(yè)領(lǐng)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(shù)字化制造體驗,，性能非常穩(wěn)定,，通過與RORTUS設(shè)備的配合使用，可以達(dá)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(yù)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(yīng)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(zhì),，類PC新材料,，韌性非常好，基本可達(dá)到selective laser sintering（SLS,，選擇性激光燒結(jié)）制作的尼龍材料性能,，而精度和表面質(zhì)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(yīng)用于汽車,、家電,、電子消費品等領(lǐng)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(nèi)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(chǎn)品領(lǐng)域,。
3.somos19120材料為粉紅色材質(zhì)，是一種鑄造專用材料,。成型后可直接代替精密鑄造的蠟?zāi)ぴ���,，避免開發(fā)模具的風(fēng)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(jié)】目前，3D打印技術(shù)正在受到越來越多領(lǐng)域的關(guān)注,，世界各國也投入大量人力物力進行技術(shù)開發(fā)和實際應(yīng)用的研究,。除了已有的產(chǎn)品原型、模具制造,、藝術(shù)創(chuàng)意產(chǎn)品,、珠寶制作等領(lǐng)域應(yīng)用方向外，在生物工程與醫(yī)學(xué),、建筑,、服裝等領(lǐng)域，3D打印技術(shù)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(shù)在軍事領(lǐng)域方面應(yīng)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(shù)飛速發(fā)展，未來必將應(yīng)用到日常生活中和各領(lǐng)域的制造業(yè),。在此之前,，你是否已經(jīng)準(zhǔn)備好接受它？