文档介绍：3D打印材料
3D打印,又称作增材制造,是快速成型技术的一种,被誉为“第三次工业革命”的核心技术。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。 3D打印,是根据所设计的3D模型,通过3D打印设备逐层增加材料来制造 ...3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多领域的前沿技术,是快速成型技术的一种,被誉为“第三次工业革命”的核心技术。 
与传统制造技术相比,3D打印不必事先制造模具,不必在制造过程中去除大量的材料,也不必通过复杂的锻造工艺就可以得到最终产品,因此,在生产上可以实现结构优化、节约材料和节省能源。3D打印技术适合于新产品开发、快速单件及小批量零件制造、复杂形状零件的制造、模具的设计与制造等,也适合于难加工材料的制造、外形设计检查、装配检验和快速反求工程等。因此,3D打印产业受到了国内外越来越广泛的关注,将成为下一个具有广阔发展前景的朝阳产业。 
目前,3D打印已应用于产品原型、模具制造、艺术创意产品、珠宝制作等领域,可替代这些领域所依赖的传统精细加工工艺[。3D打印可以在很大程度上提升制作的效率和精密程度。除此之外,在生物工程与医学、建筑、服装等领域,3D打印技术的引入也为其开拓了更广阔的发展空间。 
3D打印技术的快速发展使其成为近几年国内外快速成形技术研究的重点。目前,美国、欧洲和日本都站在21世纪制造业竞争的战略高度,对快速成形技术投入了大量的研究,使3D打印技术得到了迅速发展。在国防领域,欧美发达国家非常重视3D打印技术的应用,并投入巨资研制增材制造金属零部件,特别是大力推动增材制造技术在钛合金等高价值材料零部件制造上的应用]。 
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,这里简要介绍当前3D打印材料的发展现状及存在的问题。 
 
一、3D打印材料
3D打印材料是3D打印技术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。通常,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,常见的有acrylonitrile butadiene styrene(ABS)类材料、
polycarbonate(PC)类材料、尼龙类材料等。ABS材料是fused deposition modeling(FDM,熔融沉积造型)快速成型工艺常用的热塑性工程塑料,具有强度高、韧性好、耐冲击等优点,正常变形温度超过90℃,可进行机械加工(钻孔、攻螺纹)、喷漆及电镀。 
 
ABS材料的颜色种类很多,如象牙白、白色、黑色、深灰、红色、蓝色、玫瑰红色等,在汽
车、家电、电子消费品领域有广泛的应用。 
 
PC材料是真正的热塑性材料,具备工程塑料的所有特性:高强度、耐高温、抗冲击、抗弯曲,可以作为最终零部件使用。使用PC材料制作的样件,可以直接装配使用,应用于交通工具及家电行业。PC材料的颜色比较单一,只有白色,但其强度比ABS材料高出60%左右,具备超强的工程材料属性,广泛应用于电子消费品、家电、汽车制造、航空航天、医疗器械等领域。
尼龙玻纤是一种白色的粉末,与普通塑料相比,其拉伸强度、弯曲强度有所增强,热变形温度以及材料的模量有所提高,材料的收缩率减小,但表面变粗糙,冲击强度降低。材料热变形温度为110℃,主要应用于汽车、家电、电子消费品领域。 
 
PC-ABS材料是一种应用最广泛的热塑性工程塑料。PC-ABS具备了ABS的韧性和PC材料的高强度及耐热性,大多应用于汽车、家电及通信行业。使用该材料配合FORTUS设备制作的样件强度比传统的FDM 系统制作的部件强度高出60%左右,所以使用PC-ABS能打印出包括概念模型、功能原型、制造工具及最终零部件等热塑性部件。 
 
polycarbonate-iso(PC-ISO)材料是一种通过医学卫生认证的白色热塑性材料,具有很高的强度,广泛应用于药品及医疗器械行业,用于手术模拟、颅骨修复、牙科等专业领域。同时,因为具备PC的所有性能,也可以用于食品及药品包装行业,做出的样件可以作为概念模型