众所周知,3D 打印材料是3D打印技术重要的物质基础,它的性能在很大程度上决定着成形零件的综合性能。截至目前,针对3D打印设备和工艺而研发出的材料已经有200多种,主要包括聚合物材料、金属材料、粉末类材料、陶瓷材料和复合材料等。
近两年,汽车零部件、医疗器械等的制造工艺在3D打印技术的推动下不断提升,这是一个可喜的变化。与此同时www.cechina.cn,工业产品制造对于优质材料的需求量也日益增多控制工程网版权所有,一些较为常用的材料应用十分火热。那么控制工程网版权所有,截至目前,在3D打印实物产品的过程中,哪些材料较为常用呢?
聚合物材料
总的来说,聚合物材料主要包括工程塑料、生物塑料、热固性塑料、光敏树脂等。其中,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;生物塑料具有良好的可生物降解性;热固性树脂具有强度高、耐火性特点,比较适合利用3D打印的粉末激光烧结成型工艺;光敏树脂因具有较快的固化速度,表干性能优异,成型后产品外观平滑,是很多高精度制品打印的选择。
生物用高分子材料
生物3D打印材料主要包括支架材料与直接细胞打印材料。支架类3D打印材料一般具备良好的生物相容性、对细胞及机体无毒害,还可完全被机体降解吸收或排出体外、具备一定的力学强度及可塑性等。目前,生物用高分子材料主要包括PLA、PETG等。其中,PLA具有多种半透明色和光泽质感,它源于玉米淀粉和甘蔗等可再生资源、无毒无味,是能够降解的环保型塑料。
金属材料
从总体来看,3D打印金属材料以金属粉末、金属箔以及金属丝的形式存在。现阶段,金属材料的市场份额较小,但扩张速度较快。在3D打印金属材料的过程中,需要考虑金属的固液相变、表面扩散和热传导等因素,金属粉末的形态会直接影响3D打印产品的质量。目前,常见的金属材料包括钛合金、不锈钢、钴铬合金和铝合金等,金、银等贵金属粉末材料偶尔也会被用于打印首饰或者艺术品。
陶瓷材料
传统陶瓷可以被定义为组成硅酸盐工业的那些陶瓷制品,主要包括粘土、水泥及硅酸盐玻璃等。传统陶瓷的原料大多为天然的矿物原料,分布广泛且价格低廉,适合于日用陶瓷、卫生陶瓷、耐火材料、建筑材料等的制造。先进陶瓷作为一类采用高纯度原料、可以人为调控化学配比和组织结构的高性能陶瓷,相比传统陶瓷具有较好的声、光、热、电、磁等功能。
石墨烯材料
石墨烯特殊的二维蜂巢晶格单原子层结构www.cechina.cn,决定了其具有独特的物理性能,如质量轻、比表面积大、导电导热性好、力学强度高等。因此,石墨烯可作为一种理想的结构和功能性填料来制备复合材料。目前,石墨烯是已知导电性能较佳的材料CONTROL ENGINEERING China版权所有,这种特性适合于制作透明触摸屏、计算机等。将3D打印技术与石墨烯材料结合起来,可以实现复合材料的快速制造成型,并制造出具有复杂结构的产品。
其他3D打印材料
除了以上这些材料外,还有一些3D打印材料也较为常用。例如,碳纤维材料。作为一种新兴的3D打印材料,碳纤维材料的强度是钢的五倍而重量却只有其三分之一。与此同时www.cechina.cn,碳纤维材料还具有耐高温、耐腐蚀等优点。又如,导电打印材料。该材料可用于制造具有电子或是机械功能的3D打印产品,如电路板、手电筒以及可穿戴的照明设备等。
结语:
3D 打印材料发展至今,经历了从聚合物材料、金属材料到陶瓷材料的发展过程。目前,在世界各国研究人员的不懈努力下,每个领域都有许多新材料出现,这些新材料的性能也不断优化。虽然目前3D打印材料的类别已经涉及大部分材料体系,但能够大规模应用的3D打印材料还较为有限。
据业内人士分析,预计到2023年,全球3D打印材料市场的年复合增长率(CAGR)将超过22%。面对迅速增长的市场需求,加快新型材料研发十分必要。在整个材料市场中,那些性能稳定、使用便捷的材料将脱颖而出,并被应用于诸多领域。