3D打印材料知多少
發布時間：2024-08-12 點擊：104
毋庸置疑，在促進3d技術的迅猛發展上，3d打印材料是功不可沒的。只有當材料這種物質介質達到一定的程度時，高科技才能得以應用于更廣泛的領域。目前，3d打印材料主要有工程塑料、生物塑料和金屬材料等種類。此外，人造骨粉、砂糖等食品材料也開始應用于3d打印領域。
一、工程塑料
工程塑料指的是用來做工業零件或外殼材料的工業專用塑料，具有耐熱性、耐沖擊、強度高、硬度高及抗老化性等優點。正常的變形溫度可高達90℃。工程塑料可用來噴漆、電鍍及機械加工。憑借這這些特性， 工程塑料可以說是應用最為廣泛的一類3d打印材料。常見的有丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)、聚酰胺(pa)、 聚碳酸酯(pc)、聚苯砜(ppsf)、聚醚醚酮(peek)等。
1、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)材料。該材料沖擊強度大、熱熔性好，能極好地滿足熔融沉積成型的3d打印工藝。應用范圍幾乎可以涵蓋所有工程用品、日用品和部分機械用品。除此之外，色彩多樣化是其一大優點;憑此優點，家電、電子產品和汽車領域應用廣泛。
2、聚碳酸酯(pc)材料。該材料熱塑性高，抗沖擊、耐高溫、強度高、抗彎曲。因此，可用于防彈玻璃、智能手機及宇航員頭盔面罩等異性構件之中。綜合來說，pc材料廣泛應用的三大領域分別是汽車工業、玻璃裝配業和電子電器業。
3、聚酰胺(pa)材料。該材料在強度高的基礎上，還具有一定的柔韌性;因此可直接應用于3d打印制造設備的零件中。比如，世界著名的pa工程塑料巨頭索爾維公司，將基于pa工程塑料的3d打印樣件用于門把手套件、剎車踏板等。
二、生物材料
生物材料優點明顯，具備優良的可生物降解性。其應用于3d打印工藝也頗為廣泛，主要有聚乳酸(pla)、聚對苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環己烷二甲醇酯(petg)、聚-羥基丁酸酯(phb)、 聚-羥基戊酸酯(phbv)、聚丁二酸-丁二醇酯 (pbs)、聚己內酯(pcl)等。
1、聚乳酸(pla)材料。作為一種環保材料，該材料可利用生物降解方式降解為活性堆肥。除此之外，其最大的優點是具備半透明色的光澤感。新加坡南洋理工大學的教授tan.k.h將其應用于工程支架研究中，發現其具有生長能力。
2、聚對苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環己烷二甲醇酯(petg)材料。該材料透明度高，具有抗化學藥劑性和抗應力白化能力等。當被應用于3d打印時，收縮性極小，且疏水性良好，無需貯存在密閉的空間中。整個打印過程，幾乎無氣味也是其一大優點。
3、聚己內酯(pcl)材料。該材料無毒、可降解，且具備生物相容性;因此被廣泛應用于醫學領域。在3d打印過程中，由于其熔點較低，因此打印溫度不高;又由于該材料具有形狀記憶性，因此可利用該材料打印心臟支架。
三、金屬材料
金屬材料特性明顯：力學強度高，具備導電性。因此在3d打印工藝中有著自己獨特的地位。金屬材料通常包括黑色金屬和有色金屬兩種。
1、黑色金屬。應用于3d打印工藝的黑色金屬主要有不銹鋼和高溫合金兩種。其中，不銹鋼耐蒸汽、水等弱腐蝕介質，更耐化學腐蝕介質。同時，不銹鋼材料成本較低;通常被用于功能構件、雕刻品的3d打印。高溫合金具有極高的耐高溫強度，優良的抗氧化和抗熱腐蝕功能。因此該材料更多地被應用于航天工業領域。
2、有色金屬。有色金屬為3d打印工藝提供了豐富的選擇。該材料主要包括鈦、鎂鋁合金和鎵三種。其中，鈦金屬的銀灰光澤為3d打印增色不少，其強度極高，尺寸精確;通常被應用于生產航空、汽車等工業的零部件制造之中。而鎂鋁合金質量輕、強度高，在制造業的輕量化需求日益增長的情況下，無疑是一種十分優質的備選材料。鎵作為一種液態金屬合金的3d打印材料，具有金屬導電性，無毒性，不會揮發。鎵通常被應用于伸縮性的電子產品中，目前被應用的領域有軟儲存設備和軟光學部件等領域。
綜合我國3d打印材料的發展現狀，國產3d打印耗材較為短缺。總的來說，原因如下：價格較低的耗材利潤率低，廠家不愿意投產;價格高的材料由于技術限制，成產不出來。要想破解如此局面，國家提供相應的政策支持是必由之路。
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工程塑料指的是用來做工業零件或外殼材料的工業專用塑料，具有耐熱性、耐沖擊、強度高、硬度高及抗老化性等優點。正常的變形溫度可高達90℃。工程塑料可用來噴漆、電鍍及機械加工。憑借這這些特性， 工程塑料可以說是應用最為廣泛的一類3d打印材料。常見的有丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)、聚酰胺(pa)、 聚碳酸酯(pc)、聚苯砜(ppsf)、聚醚醚酮(peek)等。
1、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)材料。該材料沖擊強度大、熱熔性好，能極好地滿足熔融沉積成型的3d打印工藝。應用范圍幾乎可以涵蓋所有工程用品、日用品和部分機械用品。除此之外，色彩多樣化是其一大優點;憑此優點，家電、電子產品和汽車領域應用廣泛。
2、聚碳酸酯(pc)材料。該材料熱塑性高，抗沖擊、耐高溫、強度高、抗彎曲。因此，可用于防彈玻璃、智能手機及宇航員頭盔面罩等異性構件之中。綜合來說，pc材料廣泛應用的三大領域分別是汽車工業、玻璃裝配業和電子電器業。
3、聚酰胺(pa)材料。該材料在強度高的基礎上，還具有一定的柔韌性;因此可直接應用于3d打印制造設備的零件中。比如，世界著名的pa工程塑料巨頭索爾維公司，將基于pa工程塑料的3d打印樣件用于門把手套件、剎車踏板等。
二、生物材料
生物材料優點明顯，具備優良的可生物降解性。其應用于3d打印工藝也頗為廣泛，主要有聚乳酸(pla)、聚對苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環己烷二甲醇酯(petg)、聚-羥基丁酸酯(phb)、 聚-羥基戊酸酯(phbv)、聚丁二酸-丁二醇酯 (pbs)、聚己內酯(pcl)等。
1、聚乳酸(pla)材料。作為一種環保材料，該材料可利用生物降解方式降解為活性堆肥。除此之外，其最大的優點是具備半透明色的光澤感。新加坡南洋理工大學的教授tan.k.h將其應用于工程支架研究中，發現其具有生長能力。
2、聚對苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環己烷二甲醇酯(petg)材料。該材料透明度高，具有抗化學藥劑性和抗應力白化能力等。當被應用于3d打印時，收縮性極小，且疏水性良好，無需貯存在密閉的空間中。整個打印過程，幾乎無氣味也是其一大優點。
3、聚己內酯(pcl)材料。該材料無毒、可降解，且具備生物相容性;因此被廣泛應用于醫學領域。在3d打印過程中，由于其熔點較低，因此打印溫度不高;又由于該材料具有形狀記憶性，因此可利用該材料打印心臟支架。
三、金屬材料
金屬材料特性明顯：力學強度高，具備導電性。因此在3d打印工藝中有著自己獨特的地位。金屬材料通常包括黑色金屬和有色金屬兩種。
1、黑色金屬。應用于3d打印工藝的黑色金屬主要有不銹鋼和高溫合金兩種。其中，不銹鋼耐蒸汽、水等弱腐蝕介質，更耐化學腐蝕介質。同時，不銹鋼材料成本較低;通常被用于功能構件、雕刻品的3d打印。高溫合金具有極高的耐高溫強度，優良的抗氧化和抗熱腐蝕功能。因此該材料更多地被應用于航天工業領域。
2、有色金屬。有色金屬為3d打印工藝提供了豐富的選擇。該材料主要包括鈦、鎂鋁合金和鎵三種。其中，鈦金屬的銀灰光澤為3d打印增色不少，其強度極高，尺寸精確;通常被應用于生產航空、汽車等工業的零部件制造之中。而鎂鋁合金質量輕、強度高，在制造業的輕量化需求日益增長的情況下，無疑是一種十分優質的備選材料。鎵作為一種液態金屬合金的3d打印材料，具有金屬導電性，無毒性，不會揮發。鎵通常被應用于伸縮性的電子產品中，目前被應用的領域有軟儲存設備和軟光學部件等領域。
綜合我國3d打印材料的發展現狀，國產3d打印耗材較為短缺。總的來說，原因如下：價格較低的耗材利潤率低，廠家不愿意投產;價格高的材料由于技術限制，成產不出來。要想破解如此局面，國家提供相應的政策支持是必由之路。
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