3D打印材料的發展現狀

3D打印技術是一種新增的三維實體打印技術，與傳統的去除材料加工打印技術不同，材料是3D打印的物質基礎，然而目前也成了3D打印技術的瓶頸，本文就3D打印材料的發展現狀進行了分析，著重對幾種3D打印材料進行的分析。

3D打印技術

3D打印技術是在制造業領域的一項新的打印技術，它的關鍵性技術在于信息技術、精密機械、材料科學。其一，信息技術主要是指擁有設計的軟件及數字化工具，這樣工作人員才能準確的制作出三維模型，軟件可以根據模型然后自動分析出所要打印的工序，進而來控制打印的走向。其二，精密機械：主要是由于3D打印技術的加工方式所決定的，3D打印是采取逐層疊加的方式進行加工，如果采用精密度不高的機械，會使得產品的質量有所下降，所以選擇高精密度的機械，這樣可以提高準確度和穩定性。其三，材料科學：3打印技術不同于普通的打印技術，它所使用的材料也是有所不同的，要求材料必須能夠液化、粉末化及細絲化，這樣在打印完成后才能使產品具有優良的物理與化學性質。

3D打印材料

3D打印材料決定著3D打印產品的質量，是3D打印技術發展的物質基礎，目前隨著科技的不斷發展，3D打印材料大致可以分為工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、金屬材料等等，

此外還有細胞生物原料、砂糖一類的食品材料、人造骨粉等等也會運用在3D打印材料中，總的來說，這些材料與普通的材料有所區別，他們的狀態主要是粉末狀、層片狀、液體狀等等，而它的顆粒直徑屬于納米直徑。下面具體來說幾種3D材料：

1.工程塑料

所謂工程塑料就是工業中所用的塑料，具有高強度、高耐沖擊性、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、尼龍玻纖、PC-ABS材料等等。例如，PC材料是一種熱塑性材料，具備工程材料中的所有特性，用它做的樣件可以直接進行使用。此外，PC材料的顏色較為單一，只有一種白色，作為3D打印材料所制作的產品有限，但其強度要比其他工程材料要強。ABS材料的可變形溫度超過90℃，而它的顏色也是多種多樣，如象牙白、白色、黑色、紅色、藍色等等。然而將PC材料與ABS材料相結合生成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.光敏樹脂

光敏樹脂是一種液態的高強度、耐高溫的材料，它是在聚合物單體與預聚體組合時加入一種引發劑（光敏劑），在經過一定波長的紫外光進行照射，從而使得發生聚合反應并且固化。一般的光敏樹脂有環氧樹脂、Somos Next 材料、Somos19120材料等等。利用光敏材料制作出3D打印產品主要在美國、以色列。

3.橡膠類材料

橡膠類的材料是一種具有多種級別的彈性材料，因他的硬度、抗撕裂程度、拉伸強度等等特性使其更加的適用于一些要求材料防滑、柔軟的表面，然而用橡膠類的材料制作出3D產品一般運用與醫療設備、汽車內的部分零件等等。

4.金屬材料

金屬材料制作出的3D打印產品應有已經較為成熟，在3D打印技術中所使用的金屬一般是粉末狀，而且是含氧量較低、純凈度高、粒徑分布較窄等等特殊要求，目前所使用的3D金屬打印材料有鈦合金、鈷鉻合金、不銹鋼、金銀等等金屬粉末材料。具體來說，像鈦合金一般是利用它的耐高溫的特性，由于火箭、導彈、飛機等各種結構件，而鈷鉻合金由于抗腐蝕性和機械性能比較好，一般都會用于制造一些精密的儀器；像不銹鋼材料主要是利用它的耐腐蝕性，來制作一些尺寸較大的3D打印產品。

3D打印材料的發展現狀與前景

1.3D打印材料的發展現狀

3D打印是對傳統的打印技術的一種顛覆，其實3D打印技術的提升關鍵在于3D打印材料的研發，因為3D打印對原材料的要求是非常嚴格的，首先材料必須適用于激光工藝，這就要求所選材料必須是粉末狀或絲棒狀。其次是對材料的性能要求必須要高，這就使得再生產過程中無疑增加了材料成本，所以在材料研發的過程中我們不僅要尋找一些有優良性能的優質材料，更要尋找材料成本較低且性能很好的材料，這樣才能使3D打印技術才能有更廣闊的發展。

2.3D打印材料的未來發展趨勢

目前，我國的3D打印技術正在蓬勃高速的發展，并且在航空制造領域有了重大的突破，但是對于3D打印材料的研制及產品的生產相對落后是我們正在面臨的問題，那么3D打印材料的未來發展趨勢將從這兩方面進行著手分析：首先是高性能的金屬零件作為3D打印材料的技術重點。這是因為高性能的金屬零件可以直接與適宜的材料進行配合形成高性能的打印材料，從而提高材料的利用率，節省生產時間，其次是高性能的金屬零件可以用于制造傳統方法制造不出的一些物質形狀，有利于實現多種材料的復合。此外就是關于打印耗材的專業化和生產通用化，目前所用的3D打印技術只能對單一的耗材進行打印，如果想打印另外一種必須使用不同的打印機，而未來的發展將是一種打印機可以打印多種耗材，這樣增加設備的應用型。最后是對于新材料的研制，該發展方向主要是從分子層面對材料進行重新的合成，從而制造出全新的材料，它可以根據產品的不同要求進行組合，這樣增加3D材料的種類及性能。

結論

綜上所述，對于3D打印材料發展范圍比較廣泛，對材料的要求要高于普通打印材料，而我國在這一領域發展比較緩慢，沒有一些原材料的使用標準和專門研究它的科研機構，也很少有相關的企業等等，所以想發展3D打印技術，首要解決的是制定3D打印材料的相關標準，鼓勵科研人員敢于創新、勇于創新，這樣我國的3D打印或制造業才會發展的很好。

（作者單位：常州信息職業技術學院）