未来智库 > 3D打印论文 > 【3D打印材料的发展现状】
    3D打印技术
    3D打印技术是在制造业领域的一项新的打印技术,它的关键性技术在于信息技术、精密机械、材料科学。其一,信息技术主要是指拥有设计的软件及数字化工具,这样工作人员才能准确的制作出三维模型,软件可以根据模型然后自动分析出所要打印的工序,进而来控制打印的走向。其二,精密机械:主要是由于3D打印技术的加工方式所决定的,3D打印是采取逐层叠加的方式进行加工,如果采用精密度不高的机械,会使得产品的质量有所下降,所以选择高精密度的机械,这样可以提高准确度和稳定性。其三,材料科学:3打印技术不同于普通的打印技术,它所使用的材料也是有所不同的,要求材料必须能够液化、粉末化及细丝化,这样在打印完成后才能使产品具有优良的物理与化学性质。
    3D打印材料
    3D打印材料决定着3D打印产品的质量,是3D打印技术发展的物质基础,目前随着科技的不断发展,3D打印材料大致可以分为工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料等等,
    此外还有细胞生物原料、砂糖一类的食品材料、人造骨粉等等也会运用在3D打印材料中,总的来说,这些材料与普通的材料有所区别,他们的状态主要是粉末状、层片状、液体状等等,而它的颗粒直径属于纳米直径。下面具体来说几种3D材料:
    1.工程塑料
    所谓工程塑料就是工业中所用的塑料,具有高强度、高耐冲击性、高硬度等等特性,一般用于3D打印的工程塑料有PC材料、ABS材料、尼龙玻纤、PC-ABS材料等等。例如,PC材料是一种热塑性材料,具备工程材料中的所有特性,用它做的样件可以直接进行使用。此外,PC材料的颜色较为单一,只有一种白色,作为3D打印材料所制作的产品有限,但其强度要比其他工程材料要强。ABS材料的可变形温度超过90℃,而它的颜色也是多种多样,如象牙白、白色、黑色、红色、蓝色等等。然而将PC材料与ABS材料相结合生成PC-ABS材料,它可以打印出概念模型、制造工具、功能模型等等。
    2.光敏树脂
    光敏树脂是一种液态的高强度、耐高温的材料,它是在聚合物单体与预聚体组合时加入一种引发剂(光敏剂),在经过一定波长的紫外光进行照射,从而使得发生聚合反应并且固化。一般的光敏树脂有环氧树脂、Somos Next 材料、Somos19120材料等等。利用光敏材料制作出3D打印产品主要在美国、以色列。
    3.橡胶类材料
    橡胶类的材料是一种具有多种级别的弹性材料,因他的硬度、抗撕裂程度、拉伸强度等等特性使其更加的适用于一些要求材料防滑、柔软的表面,然而用橡胶类的材料制作出3D产品一般运用与医疗设备、汽车内的部分零件等等。
    4.金属材料
    金属材料制作出的3D打印产品应有已经较为成熟,在3D打印技术中所使用的金属一般是粉末状,而且是含氧量较低、纯净度高、粒径分布较窄等等特殊要求,目前所使用的3D金属打印材料有钛合金、钴铬合金、不锈钢、金银等等金属粉末材料。具体来说,像钛合金一般是利用它的耐高温的特性,由于火箭、导弹、飞机等各种结构件,而钴铬合金由于抗腐蚀性和机械性能比较好,一般都会用于制造一些精密的仪器;像不锈钢材料主要是利用它的耐腐蚀性,来制作一些尺寸较大的3D打印产品。
    3D打印材料的发展现状与前景
    1.3D打印材料的发展现状
    3D打印是对传统的打印技术的一种颠覆,其实3D打印技术的提升关键在于3D打印材料的研发,因为3D打印对原材料的要求是非常严格的,首先材料必须适用于激光工艺,这就要求所选材料必须是粉末状或丝棒状。其次是对材料的性能要求必须要高,这就使得再生产过程中无疑增加了材料成本,所以在材料研发的过程中我们不仅要寻找一些有优良性能的优质材料,更要寻找材料成本较低且性能很好的材料,这样才能使3D打印技术才能有更广阔的发展。
    2.3D打印材料的未来发展趋势
    目前,我国的3D打印技术正在蓬勃高速的发展,并且在航空制造领域有了重大的突破,但是对于3D打印材料的研制及产品的生产相对落后是我们正在面临的问题,那么3D打印材料的未来发展趋势将从这两方面进行着手分析:首先是高性能的金属零件作为3D打印材料的技术重点。这是因为高性能的金属零件可以直接与适宜的材料进行配合形成高性能的打印材料,从而提高材料的利用率,节省生产时间,其次是高性能的金属零件可以用于制造传统方法制造不出的一些物质形状,有利于实现多种材料的复合。此外就是关于打印耗材的专业化和生产通用化,目前所用的3D打印技术只能对单一的耗材进行打印,如果想打印另外一种必须使用不同的打印机,而未来的发展将是一种打印机可以打印多种耗材,这样增加设备的应用型。最后是对于新材料的研制,该发展方向主要是从分子层面对材料进行重新的合成,从而制造出全新的材料,它可以根据产品的不同要求进行组合,这样增加3D材料的种类及性能。
    结论
    综上所述,对于3D打印材料发展范围比较广泛,对材料的要求要高于普通打印材料,而我国在这一领域发展比较缓慢,没有一些原材料的使用标准和专门研究它的科研机构,也很少有相关的企业等等,所以想发展3D打印技术,首要解决的是制定3D打印材料的相关标准,鼓励科研人员敢于创新、勇于创新,这样我国的3D打印或制造业才会发展的很好。
    (作者单位:常州信息职业技术学院)
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