未来智讯 > 3D打印论文 > 3D打印材料技能及其趋势

3D打印材料技能及其趋势

发布时间:2019-01-08 01:06:04 文章来源:未来智讯    
    3D打印材料技能及其趋势作者: 苏桂明 姜海健 马宇良   [摘 要]3D打印(3D Printing)技能作为快速成型领域的一种新兴技能,目前正成为一种迅猛发展的潮流。随着3D打印技能的不时进步和成熟,其在航空航天、生物医药、建筑等领域的应用也在逐渐拓宽。而材料是 3D 打印技能发展的基础,材料的本能、种类等因素决定着 3D 打印产品的质量和功能,因此,如何破解材料对 3D 打印技能制约的瓶颈,以推动 3D 打印材料发展显得至关重要。
  [关键词]3D打印技能;3D打印材料;发展趋势与现状
  中图分类号:TP334.8 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)18-0101-01
  前言:3D打印,又称作增材制造,是快速成型技能的一种。3D打印技能将信息技能与工业制造相联合,以柔性化的生产方式来满足不时增强的个性化需求,实现了制造技能的革命性突破,被誉为“第三次工业革命”的核心技能。其方便快捷、可以提高材料利用率等优势不时显现,与传统制造的联合也更加紧密,不时推动传统制造业的转型升级。材料是3D打印的物质基础,也是当前制约3D打印发展的瓶颈。目前,我国的3D打印技能在某些领域处于世界领先水平,但在家当化应用方面与国外的差距较大,除了产学研用相脱节等问题,上游原材料制约也是妨碍3D打印家当化发展的重要原因。文章综述了3D打印材料的发展现状,重点介绍了用于3D打印的几类主要材料,并指出了当前3D打印材料发展所面临的问题及其发展趋势。
  1.3D技能的概括和3D打印材料的介绍
  1.1 3D技能的概括
  3D打印技能最早起源于19纪末的美国,于20世纪80年代得到实现与发展。随着智能制造的进一步发展成熟,3D打印技能在打印材料、精度、速度等方面都有了较大幅度的提高,新的信息技能、抑制技能、材料技能等不时被广泛应用于制造领域。与传统的去除材料加工技能不同,3D打印技能是指通过连续的物理层叠加,逐层增加材料来生成三维实体的技能,又称为快速成型技能或增材制造技能。3D打印技能能够在很大程度上提高制作效率和精密程度,可使用的材料种类相当丰富,以生物细胞为材料可打印出器官、骨骼;以沙子为材料可打印建筑;以玻璃为材料可打印玻璃制品;以金属为材料可打印机械零件等。目前,3D打印技能主要应用于产品模型、模具制造、文化创意、航空航天、生物医疗、艺术创作以及个性化定制等领域,为创新开拓了辽阔的空间。
  1.2 3D打印材料的介绍
  3D打印材料是3D打印技能发展的重要物质基础,在某种程度上,材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用。目前,3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等。除此之外,彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。3D打印所用的这些原材料都是专门针对3D打印设备和工艺而研发的,与普通的塑料、石膏、树脂等有所区别,其形态一般有粉末状、丝状、层片状、液体状等。常常,根据打印设备的类型及操作条件的不同,所使用的粉末状3D打印材料的粒径为1-100μm不等,而为了使粉末保持良好的流动性,一般要求粉末要具有高球形度。工程塑料工程塑料指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料,是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。工程塑料是当前应用最广泛的一类3D打印材料。
  2.3D打印技能的发展现状及其发展趋势
  2.1 3D打印技能的发展现状
  相形之下,我国3D打印材料发展起步晚、底子薄,需要加大加入和研发力度,以适应国内市场发展的需要,提高其国际竞争力。追本溯源,我国自20世纪90年代起初3D打印技能的自主研发,清华大学、华中科技大学、西安交通大学、北京航空航天大学等在3D打印设备制造技能和材料技能等方面进行了积极的探索和大胆的尝试,取得了一定的成绩,局部技能甚至处于世界领先水平,
  2.2 3D打印技能存在的问题
  目前,我国具备生产3D打印材料能力的企业较少,大局部3D打印材料依赖进口,特别是金属粉末材料严重受制于他国。这是因为3D打印对金属材料的要求较高,而我国制造满足这些要求的金属材料技能还只是关。此外,与美国、德国等3D打印材料技能对照成熟的国家相比,我国3D打印材料质量不稳定、品种较为单一,局部研发的实验材料也依赖进口。除此之外,材料成本高昂。3D打印材料制造成本高是目前存在的普遍问题。由于3D打印材料种类有限、材料专用性较强、下游应用市场还没有完全培育起来,所以现阶段3D打印材料无法实现规模化生产,生产成本居高不下。
  2.3 解决3D打印技能问题的相应措施
  3D打印技能的核心在于材料。如果突破材料对3D打印技能的限制,那么3D打印家当成功实现快速发展将前景可期。目前,我国3D打印材料家当虽然处于刚刚起步的阶段,材料研发和应用水平与美欧等发达国家相比还有差距,然而,加大对3D打印用材料的加入和研发,走独立自主的发展之路,对我国抢占新一轮制造业发展制高点意义重大。加强我国3D打印材料的供给保障。多样化的材料来源和稳定的材料供给是3D打印家当发展的根本。加大材料的深度研发和产学研合作。3D打印产品的质量和特性取决于材料,不但材料本身种类、成分、特性对3D打印产品的特性有影响,材料的制造工艺也对3D打印产品的强度、模量、弹性等功能特性起到决定性作用。推动3D打印家当上下游领域全方位的合作。3D打印材料的家当化应用必须与3D打印设备、下游3D打印产品同步进行,即加强上下游各个环节的研发生产合作,带动3D打印材料的家当化应用,方能取得突破性的进展。建立完善3D打印材料支持政策和标准。对于处于家当化发展初期的3D打印材料家当,加强政府支持和规范行业标准是必要的。加大政府对3D打印配套的材料企业的政策和资金扶持,对研发生产3D打印材料的企业给予税收减免或财政补贴,鼓舞企业积极进行材料研发,最后变成3D打印家当领域标准全面覆盖的场合。
  3.结语
  近年来,3D打印技能得到了快速的发展,其实际应用领域逐步增多。但3D打印材料的供给局势却并不乐观,成为制约3D打印家当发展的瓶颈。目前,我国3D打印原材料缺乏相关标准,国内有能力生产3D打印材料的企业很少,特别是金属材料主要依赖进口,价格高。这就造成了3D打印产品成本较高,影响了其家当化的进程。因此,当前的迫切任务之一是建立3D打印材料的相关标准,加大对3D打印材料研发和家当化的技能和资金支持,提高国内3D打印用材料的质量,从而促进我国3D打印家当的发展。能够预计,3D打印技能的进步一定会促进我国制造业的跨越发展,使我国从制造业大国成为制造业强国。
  参考文献
  [1] 李丽,王成国,李同生,等.聚碳酸酯及聚碳酸酯合金导热绝缘高分子材料的研讨[J].材料热处理学报,2007,28(4):51-54.
  [2] 李晓燕,张曙,余灯广.三维打印成形粉末配方的优化设计[J].机械科学与技能,2006,25(11):1343-1346.
  [3] 黄秋实,李良琦,高彬彬.国外金属零部件增材制造技能发展概括[J].国防制造技能,2012(5):26-29.
  作者简介
  苏桂明(1977-)男,黑龙江人,本科,高级工程师,主要从事3D打印材料及功能高分子材料的研讨与应用开发事务。
转载请注明来源。原文地址:https://www.7428.cn/page/2019/0108/78440/
 与本篇相关的热门内容: