3D打印材料應用和研究現狀

王延慶，　沈競興,　吳海全

(中國礦業大學 材料科學與工程學院，江蘇 徐州 221116)

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3D打印材料應用和研究現狀

王延慶，沈競興,吳海全

(中國礦業大學 材料科學與工程學院，江蘇 徐州 221116)

綜述了3D打印領域內六種典型3D打印工藝各自所用的3D打印材料，從物理形態上主要包含液態光敏樹脂材料、薄材(紙張、塑料膜)、低熔點絲材和粉末材料四種；從成分上則幾乎涵蓋了目前生產生活中的各類材料包括塑料、樹脂、蠟等高分子材料，金屬和合金材料，陶瓷材料等。立體光刻(Stereo Lithigraphy Apparatus，SLA)工藝的材料為感光性的液態樹脂，即光敏樹脂；疊層實體制造(Laminated Object Manufacturing，LOM)工藝的材料為紙張、塑料膜等薄材；熔融沉積成型(Fused Deposition Modeling，FDM)工藝的材料主要為便于熔融的低熔點絲狀材料，主要為蠟絲、聚烯烴樹脂絲、聚酰胺絲、ABS塑料絲等高分子材料；選擇性激光燒結 (Selective Laser Sintering，SLS)的材料是各類粉末，包括尼龍粉、覆裹尼龍的玻璃粉、聚碳酸脂粉、聚酰胺粉、蠟粉、金屬粉(打印后常須進行再燒結及滲銅處理)、覆蠟陶瓷粉、覆蠟金屬粉以及覆裹熱凝樹脂細沙等；選擇性激光熔化(Selective Laser Melting, SLM)工藝使用與SLS一樣的粉末材料，不僅具有SLS優點，而且成型件致密度更高，力學性能更好；三維打印與膠粘(Three Dimensional Printing and Gluing, 3DP)工藝的材料同樣為粉末材料，但這些粉末是通過噴頭噴涂黏結劑被黏結在一起，同時將零件的截面“印刷”在材料粉末上面，類似于紙張彩色打印，可通過設置三原色黏結劑及噴頭系統，實現彩色立體打印。對3D打印材料質量和產量的發展方向也進行了分析和展望。

3D打印；材料；應用特點；發展方向

當前，3D打印技術(3D-printing)在世界范圍內獲得廣泛關注與重視。在中國，伴隨著當前發展智能制造、創建創新型社會的國家戰略實施，尤其是《中國制造2025戰略》中多次強調指出要培育3D打印產業發展，并將3D打印技術列為我國未來智能制造的重點技術來大力扶持，3D打印技術在中國也迎來新的發展機遇期。

3D打印技術其前身即為起源于美國的快速成型(rapid prototyping)技術。其基本原理為：數字分層-物理層積，即首先對被打印對象建立數字模型并進行數字分層，獲得每層的、二維的加工路徑或軌跡；然后，選擇合適的材料及相應的工藝方式，在上述獲得的每層、二維數字路徑驅動下，逐層打印，并最終累積制造出被打印的對象。3D打印技術突破傳統切削加工方式，是一種成長式的加工方式，大大提高了材料利用率，是顛覆傳統制造方式的革命性制造技術[1]，國內稱之為“增材制造”。3D打印技術具有很高的加工柔性和很快的市場響應速度，在工業造型、包裝、制造、建筑、藝術、醫學、航空、航天和影視等領域得到良好的應用[2-5]。目前，國內外3D打印領域中已有近 20 種不同的工藝系統，其中應用最典型、最成熟的有六種工藝，分別是立體光刻(Stereo Lithigraphy Apparatus， SLA)、疊層實體制造(Laminated Object Manufacturing， LOM)、熔融沉積成型(Fused Deposition Modeling，FDM)、選擇性激光燒結 (Selective Laser Sintering，SLS)、選擇性激光熔化(Selective Laser Melting, SLM)、三維打印與膠粘(Three Dimensional Printing and Gluing, 3DP)[6]。這六種3D打印工藝雖然原理一致，但由于所用打印材料不盡相同，各自特點和具體應用場合也有所不同。本文在綜述六種典型3D打印工藝各自所用打印材料的使用和研究現狀的基礎上，指出打印材料是目前3D打印領域研究的熱點，也是3D打印工藝深入發展和應用的一個瓶頸。

2　各種3D打印工藝原型材料

2.1SLA工藝

SLA工藝是由Charles Hull于1984年獲得美國專利并被3D Systems 公司商品化，目前被公認為世界上研究最深入、應用最早的一種3D打印方法[2]。

目前可用于該工藝的材料主要為感光性的液態樹脂，即光敏樹脂。該類光敏樹脂材料主要包括齊聚物、反應性稀釋劑和引發劑。根據引發劑引發機理，又可以將這類光敏樹脂材料分為三類：自由基光固化樹脂、陽離子光固化樹脂和混雜型光固化樹脂。自由基體系是由光引發劑受照射激發產生自由基，引發單體和預聚物聚合交聯；陽離子體系是由陽離子光引發劑受輻射產生強質子酸，催化加速聚合，使樹脂固化[4-5]?；祀s型體系則混合了上述兩種固化原理。

該類光固化樹脂最早采用激光照射而產生固化。西安交通大學為了降低成本于1996年推出了以廉價的紫外燈為光源的SLA工藝系統，同時研發了相應的紫外照射而產生固化的光敏樹脂[7]。近年有美國某公司研發并推出了采用藍色鹵素冷光照射而固化的光敏樹脂，由于沒有溫度升高而給口腔帶來不適，因此，該類樹脂首先被用于人類修補牙齒[8]。另外，冷光固化的光敏樹脂用于3D打印中，可以避免由于溫度變化而造成的變形問題，因此可以用在打印高精度、高精密的模型中。當前，發展SLA復合材料也是該工藝的一個重要研究方向。將SLA光固化樹脂作為載體，通過加入納米陶瓷粉末[9]、短纖維等，可改變材料強度、耐熱性能等，改變其用途；或者添加功能性材料，如生物活性物質；在高溫下，將SLA燒蝕，制造功能零件等。

目前用于SLA工藝商品化的光敏樹脂材料主要有以下四大系列：

(1)Vantico公司的SL系列

Vantico公司的SL系列中的材料呈現乳白色，質感好，強度佳，但韌性小，小而薄的零件要特別注意脆性斷裂。表1給出了該系列光固化樹脂在SLA5000 3D打印系統上使用時表現出的各種性能指標。

表1　SL系列樹脂的性能參數

Note：1 mis=2.54×10-3mm

(2)3D Systems 公司的ACCURA系列

該系列光敏樹脂主要有用于SLA Viper si2系統和SLA7000系統的SI10,SI20,SI30,SI40 Nd等。SI10具有強度高、耐潮性等特點，并在不影響速率下可以成型精確、高質量的部件，適用于熔模鑄造；SI20抗磨損性較好，具有令人滿意的產能及耐潮濕性，在按扣裝配塑料復合模應用上是比較理想的原料；SI30具有高延展性并帶有適中硬度，具備卓越的精細特征制作能力，黏度低容易清洗；SI40 Nd有著與ABS工程塑料、尼龍66相似的強度性能，耐高溫，又有韌性，能被鉆孔，攻螺紋和用螺栓連接。3D Systems 公司的ACCURA系列光固化原型樹脂材料的性能如表2所示。

表2　ACCURA系列樹脂的性能參數

(3)Ciba公司生產的CibatoolSL系列

CilatoolSL系列有以下新型號：用于SLA-350系統的CilatoolSL-5510，這種樹脂可以達到較高的成型速率和較好的防潮性能，還有較好的成型精度；CilatoolSL-5210則主要用于要求防熱、防濕的環境，如水下作業條件。

(4)杜邦(DSM)公司的SOMOS系列

DSM Somos ProtoTherm 14120光敏樹脂是SOMOS系列較新產品，用于SLA成型系統的高速成型，能制作具有高強度、耐高溫、防水等功能的零件。用此材料制作的零部件外觀呈現為乳白色。與其他耐高溫SLA材料不同的是,此材料經過后期高溫加熱后，拉伸強度明顯增大，同時斷裂伸長率仍然保持良好。這些性能使得此材料能夠理想地應用于汽車及航空等領域需要耐高溫的重要部件上。

SOMOS 8120也是SOMOS系列重要的產品，其性能類似于聚乙烯和聚丙烯，特別適合于制作功能零件，也有很好的防潮防水性能。表3是DSM公司SOMOS系列其他型號材料的性能。

除此之外，一直處于陶瓷3D打印技術最前沿的美國Tethon 3D公司近日所推出的Porcelite材料，是一種結合了陶瓷材料的光敏樹脂，是陶瓷材料與光敏樹脂結合的復合材料；因此,它既可以像其他光敏樹脂一樣，在SLA打印機中通過UV光固化工藝成型，而在3D打印出來之后，又可以像陶坯那樣放進窯爐里通過高溫煅燒變成100%的瓷器。最重要的是，這樣處理之后的成品不僅具有瓷器所特有的表面光澤度，而且還保持著光固化3D打印所賦予的高分辨率細節[9]。

光敏樹脂材料是一種嶄新的材料，與一般固化材料比較，具有固化快、無需加熱、無需配制等優點，但該類樹脂在固化過程中都會發生收縮，通常其體收縮率約為10%，線收縮率約為3%。從分子學角度講，光敏樹脂的固化過程是從短的小分子體向長鏈大分子聚合體轉變的過程，其分子結構發生很大變化，因此，固化過程中的收縮是必然的；另外，該類樹脂材料雖然符合環保指標，但在儲藏和使用過程中都有強烈的刺鼻氣味揮發，對工作條件有一定的影響。

表3　SOMOS系列樹脂的性能參數

2.2LOM工藝

Michael Feygin于1984年提出LOM工藝，并于1985年組建Helisys公司，1990年前后開發了第一臺商業機型LOM-1015，之后Helisys公司被Cubic Technologies公司收購。目前研究LOM工藝的有Helisys公司，華中科技大學、清華大學、 Kira公司、 Sparx公司和 Kinergy 公司。對制作大型零件而言，特別是汽車工業，LOM一般比SLA更適用，現在國內3D打印在工業領域用得比較多的就是這種工藝。

LOM工藝中的打印材料涉及三個方面的問題，即薄層材料、黏結劑和涂布工藝。薄層材料可分為紙材、塑料薄膜、金屬箔等，目前多為廉價的紙材；而黏結劑一般為熱熔膠。紙材的選取、熱溶膠的配置及涂布工藝均要從保證最終原型零件的質量出發，同時要考慮成本[10-11]。

對于LOM打印材料的紙材，原則上只要滿足以下要求都可以選用：抗濕性、浸潤性、足夠抗拉強度、較小收縮率等。Helisys公司除原有的LPH,LPS和LPF三個系列紙材品種以外，還開發了塑料和復合材料品種。華中科技大學推出的HRP系列成型機和成型材料，具有較高的性價比。然而，需要從廢料中將3D打印件進行剝離，剝離難度大、打印件表面粗糙不光滑、帶有明顯的階梯紋且容易出現層裂。

2.3FDM工藝

FDM工藝以美國Stratasys公司開發的FDM制造系統應用最為廣泛。該公司自1993年開發出第一臺FDM1650機型后，先后推出了FDM2000,FDM3000,FDM8000及1998年推出的引人注目的FDM Quantum機型，該機型的最大造型體積達到600 mm×500 mm×600 mm。國內的清華大學與北京殷華公司也較早地進行了FDM工藝商品化系統的研制工作?，F在國內外桌面型的3D打印用得最多的就是這種工藝。

目前可用于該工藝的材料主要為便于熔融的低熔點材料，一般加工過程為絲狀材料經供料輥送到噴頭的內腔加熱。不同材料的加熱熔融溫度不同，熔模鑄造蠟絲的為74 ℃，機加工蠟絲的為96 ℃，聚烯烴樹脂絲為106 ℃，聚酰胺絲為155 ℃，ABS塑料絲為270 ℃[12-15]。

(1)ABS

所有的FDM原型系統都提供ABS打印材料作為選項，接近90%的FDM模型都是由這種材料制造。ABS打印件的強度可以達到ABS注塑件的80%。而其他屬性，例如耐熱性與抗化學性，也是近似或是相當于注塑件的，其耐熱溫度為93.3 ℃，這讓ABS成為功能性測試應用中廣泛使用的材料。

(2)聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)

在Titan機型上使用的一種新式打印材料。增強型的polycarbonate打印材料比ABS原型材料生產的模型更經得起力量與負載，甚至還可以達到注塑ABS成型件的強度，其耐熱溫度為125 ℃。

(3)聚苯砜(Polyphenylsulfone，PPSF)

在各種打印材料之中，PPSF 有著最高的強韌性、耐熱性(其耐熱溫度為400 ℃)、以及抗化學性，是在Titan機型上使用的一種新式工程材料。航天工業、汽車工業以及醫療產品業的生產制造商是第一批使用這種PPSF材料的用戶。航天工業應用該材料的難燃屬性；汽車制造業應用其抗化學性以及在400 ℃以上還能持續運作的能力；而醫療產品制造商對PPSF材料具有消毒能力深感興趣(sulfone，砜，本身是一種有機硫化合物，用作治療麻風病或結核病的一種藥物)。

以上是FDM工藝應用最廣泛和最新的三種打印材料。為了節省材料成本和提高沉積效率，新型FDM工藝系統采用了雙噴頭。一個噴頭用于沉積原型材料，一個噴頭用于沉積支撐材料。一般來說，原型材料絲精細而且成本較高，沉積的效率也較低，而支撐材料絲較粗且成本較低，沉積的效率也較高。雙噴頭的優點除了沉積過程中具有較高的沉積效率和降低原型制作成本以外，還可以靈活地選擇具有特殊性能的支撐材料，以便于后處理過程中支撐材料的去除。對支撐材料的要求是能夠承受一定的高溫、與原型材料不浸潤、具有水溶性或者酸溶性、具有較低的熔融溫度、流動性特別好等。目前有兩種類型的支撐材料，即水溶性(Water Works，WW)類和易剝離性(Break Away Support Structure，BASS)類[16]。然而，只能局限于低熔點的材料范圍是該類3D打印材料的主要缺點。

2.4SLS工藝

SLS工藝又稱為選區激光燒結工藝，由美國德克薩斯大學奧汀分校的Dechard于1989年研制成功[2]。該方法首先被美國DTM公司商品化，DTM公司后來被美國3D Systems公司收購。同時德國的EOS公司也在該領域占有一定的市場份額，其前身主要以研究粉末冶金無收縮燒結銅粉材料為主，并在該材料的基礎上推出的金屬粉末直接激光燒結 (Direct Metal Laser Sintering，DMLS) 工藝系統也同屬SLS工藝范疇，主要有EOSINT M 250，EOSINT M 250 Xtend和EOSINT M 270三種型號。

從形態上講，用于SLS工藝的材料是各類粉末，如尼龍粉、覆裹尼龍的玻璃粉、聚碳酸脂粉、聚酰胺粉、蠟粉、金屬粉(打印后常須進行再燒結及滲銅處理)、覆裹熱凝樹脂的細沙、覆蠟陶瓷粉和覆蠟金屬粉等；從材質上講，SLS工藝不僅能成型石蠟、塑料等低熔點材料，還可以直接成型包括不銹鋼[17]在內的金屬，甚至是陶瓷等高熔點材料[18-19]，而通過金屬或陶瓷材料打印獲得高強度高硬度的制件或零件，是SLS工藝獲得業界廣泛關注和最具應用前景的主要原因。

在SLS 工藝研究初期，人們一直試圖對某種單一成分的金屬材料進行燒結，如Cu，Pb，Sn及Zn等低熔點金屬，但是發現在燒結過程中很容易產生“球化”現象：當輸入的能量不太大時，易得到由一串圓球組成的掃描線；當輸入的能量足夠高時，易得到半橢圓形連續的燒結線，且激光功率越高，燒結過程中粉末飛濺現象越嚴重，影響尺寸精度?！扒蚧爆F象產生的原因主要與粉末熔化后液體質點的受力情況有關。由于激光快速加熱冷卻所形成的溫度梯度產生的表面張力遠比松散的固體金屬粉末之間的相互作用力大，結果導致金屬粉末被液體質點黏結形成較大的球體，激光功率越大，球的直徑也越大。圖1所示為“球化”現象示意圖[20]。

圖1　SLS工藝中的“球化”現象示意圖Fig.1　　　　Schematic diagram of the phenomenon of “ball” in SLS process

為了改善成型質量，減少“球化”現象的發生，人們將SLS 工藝中原型材料的注意力轉向了多元系液相燒結。多元系液相燒結是以低熔點成分為黏結劑，把高熔點的基體材料黏結在一起。燒結時激光將粉末升溫至成分熔點之間的某一溫度，使黏結劑成分粉末熔化，并在表面張力的作用下填充于未熔化的基體粉末顆粒間的孔隙中，從而將基體材料黏結在一起。目前商品化的多元系液相燒結原型材料基本上有兩種：一種是使用具有不同化學性質的粉末混合材料，該混合材料的液相來自低熔點組元的熔化或者低熔共晶物的形成；另一種是將預合金化的粉末加熱到固-液相線之間的某個溫度，進行超固相線溫度燒結。DTM公司推出和使用的SLS打印材料屬于前者，主要是聚合物包裹的金屬粉末，燒結而成的綠件(非最終件)強度低，干燥脫濕后需要放入高溫爐膛內進行滲銅致密；EOS公司研制的SLS原型材料則屬于后者，是由含有不同熔點、不同收縮率的金屬化合物組成的金屬粉末。目前應用比較成熟的是前一種多元系液相燒結原型材料。表4是DTM公司和EOS公司所推出的SLS工藝各型號原型材料的相關性能。

表4　SLS工藝各型號打印材料的相關性能

DTM公司和EOS公司每年仍有數種新產品問世。DTM公司的新產品DuraformGF材料，成型件精度更高，表面更光滑，用該材料造出了汽車上的蛇型管、密封墊和門封等防滲漏的柔性零件；Rapidtool 2.0的收縮率只有0.2%，其成型件可以達到較高的精度和較低的表面粗糙度，幾乎不需要后續拋光工序；Polycarbonate銅-尼龍混合粉末，主要用于制作小批量的注塑模。EOS公司目前發展的一種新的尼龍粉末材料PA3200GF，類似于DTM的DuraFormGF，用這種材料制作的零件精度和表面粗糙度都較好。

鈦合金Ti6Al4V是目前與人類生物相容性最接近的金屬材料，而通過SLS工藝打印粉末態的鈦合金而獲得的均勻多孔生物結構可以與人體組織獲得更好的成長結合[21-22]，因此，鈦合金在SLS工藝中被用來打印出人類需要置換的各類骨骼、關節等器官。國內外，這樣的手術案例已經很多，我國在該領域走在世界前列。

在打印過程中，未經燒結的粉末對原型的空腔和懸臂部分起著支撐作用，不必像SLA和FDM工藝那樣另行設置支撐工藝結構，而且SLS工藝能夠直接成型金屬制品，這使得SLS原型工藝的發展頗為引人注目，被認為是工業領域最具推廣價值的工藝方式，因此，也獲得了華中科技大學等國內高校的大力發展。然而，該類3D打印材料所獲得的3D打印件，雖然具有不受零件形狀復雜程度限制，無需任何支撐且尺寸精度較高，成型材料廣泛，材料利用率高等優點，但是其制件力學性能差，表面質量差，致密度低且后續滲銅致密工藝過程復雜，是該類材料的主要缺點。

2.5SLM工藝

針對SLS工藝的上述缺點，德國Fraunholfer學院于1995年提出同樣采用離散-堆加原理的SLM技術，該工藝不僅具有SLS優點，而且成型金屬致密度高，力學性能好，它的出現給復雜金屬零件的制造帶來了一場革命。德國的 MCP 公司、 EOS 公司和法國的 Phenix 公司均已實現SLM設備及相應粉末材料的商品化生產，并處于國際領先地位。國內從事 SLM 設備與工藝研發的單位主要有江蘇永年激光成形技術有限公司、華中科技大學、北京航空航天大學等[23-24]，但未見有成熟的商品化材料見諸市場。SLM材料種類則包括鐵基合金、鎳基合金、鋁合金、鈦合金等。

鐵基合金在工程技術中具有重要地位，因而鐵基粉末的SLM成形研究得最廣泛、最深入，包括伊朗Sharif科技大學研究的Fe-0.8C-4Cu-0.4P合金[25]、瑞典卡爾斯塔德大學研究的Fe-20Ni-8.3Cu-1.35P合金、英國利物浦大學研究的H13工具鋼、德國魯爾大學研究的316L不銹鋼等。由于純鐵粉直接激光熔化時容易伴隨大量孔洞產生，上述研究成果則通過合金化提升成形動力學、改善形性能、提高相對密度[26]。

鋁合金一直被廣泛應用于汽車、航空航天等領域內的冷卻和輕量化的零部件上，也備受3D打印界的關注。AlSi10Mg Speed 1.0是EOS公司的新近產品，平均粒徑為30 μm，經過3D打印后幾乎可以獲得100%的致密度，且制件的抗拉強度可以達到360 MPa，屈服強度可以達到220 MPa[27]。

鈦合金則是3D打印界新近在金屬材質方向的研究熱點。北京航空航天大學先后攻克了飛機次承力鈦合金復雜結構件、大型主承力鈦合金結構件的SLM工程化應用技術，且順利通過在某型飛機上的全部應用試驗考核，使我國成為繼美國之后世界上第二個掌握飛機次承力鈦合金復雜結構件SLM工程化技術并實現在飛機上應用的國家[28-30]。而實現大型主承力鈦合金結構件的SLM工程化及裝機應用，我國則是目前世界上唯一的國家[31-33]。上述SLM工程化的鈦合金結構件主要為TA15，TC4兩種鈦合金牌號。

然而，不能忽視的是，該類SLM打印材料需在高溫液態下凝固成形，尺寸收縮、結晶晶粒粗大及內應力等問題是值得深入研究的問題。

2.63DP工藝

三維打印(3DP)技術與設備是由美國麻省理工學院(MIT)開發與研制的，使用的打印材料多為粉末材料，如陶瓷粉末、金屬粉末、塑料粉末等，這些粉末通過噴頭噴涂黏結劑將零件的截面“印刷”在材料粉末上面[32]。該打印過程類似于紙張彩色打印，可以通過設置三原色黏結劑及噴頭系統，實現彩色立體打印。彩陶工藝品的3D打印制作已經獲得很多應用。該工藝是繼SLA，LOM，SLS，FDM四種工藝之后逐漸獲得廣泛應用前景的3D打印工藝技術，是因為它被逐漸用于構造生物組織工程結構[33]。美國Z Corporation公司的Z系列、以色列Object公司的Eden系列、Connex系列及桌面型3D打印系統、美國3D Systems公司的Personal Printer系列及Professional系列均已商品化。其中Object公司的打印材料商品化最好，其打印材料能夠模擬具有不同特性的材料，包括清晰透明的玻璃及工程塑料(如類ABS、類PP等，見表5)、各種等級橡膠(見表6)、耐高溫材料及用于醫學口腔正畸領域的生物相容性透明材料等[34]。該類3D打印材料由于僅靠黏結劑將粉末材料黏結在一起，表面質量及機械力學性能均不高，目前僅限于模型或工藝品的打印制作。

表5　Object 系統使用的類工程塑料打印材料的性能

表6　Object 系統使用的類橡膠打印材料的性能

3　結束語

(1)目前，3D打印領域內被六種3D打印工藝系統廣泛使用的打印材料，從形態上主要包含四種：液態光敏樹脂材料、薄材(紙張、塑料膜)、低熔點絲材和粉末材料；從成分上則幾乎涵蓋了目前生產生活中的各類材料包括塑料、樹脂、蠟等高分子材料、金屬和合金材料、陶瓷材料等。

(2)從3D打印的特點出發，結合各種應用要求，發展全新的打印材料，特別是納米材料、非均質材料、其他方法難以制作的復合材料、直接打印制作高致密金屬零件的合金材料、功能梯度材料、生物材料等[16,21,33,35]將是3D打印材料不斷提高質量的發展方向；另外，推進3D打印材料的系列化、標準化、綠色環?；痆36]，并借助“3D打印+”的理念，不斷拓展3D打印技術與傳統制造業的深入融合[37-39]，將是3D打印材料不斷擴大產量的發展方向。

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Application and Research Status of Alternative Materials for 3D-printing Technology

WANG Yanqing,SHEN Jingxing,WU Haiquan

(School of Materials Science and Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, Jiangsu China)

Application features and research status of alternative 3D-printing materials for six typical 3D-printingtechniques were reviewed. From the point of view of physical forms, four kinds of materials of liquid photosensitive resin material, thin sheet material (paper or plastic film) , low melting point filament material and powder material are included. And from the composition point of view, nearly all kinds of materials in the production and life are included such as polymer materials: plastic, resin, wax; metal and alloy materials; ceramic materials. Liquid photosensitive resin material is used for stereo lithigraphy apparatus(SLA); thin sheet materials such as paper or plastic film are used for laminated object manufacturing(LOM); low melting point polymer filament materials such as wax filament, polyolefin resin filament, polyamide filament and ABS filament are used for fused deposition modeling(FDM); very wide variety powder materials including nylon powder, nylon-coated glass powder, polycarbonate powder, polyamide powder, wax powder, metal powder(Re-sintering and infiltration of copper are needed after sintering), wax-coated ceramic powder, wax-coated metal powder and thermosetting resin-coated fine sand are used for selective laser sintering(SLS). Nearly the same above powder materials are used for selective laser melting(SLM), but the printed parts own much more higher density and better mechanical properties. Powder materials are likewise used for threedimensional printing and gluing(3DP), however, the powders are stuck together by tricolor binder sprayed through nozzle and cross-section shape of the part is color-printed on it. Finally, the development direction in both quality and the yield of 3D-printing materials were pointed out to be a bottle-neck issue and a hot topic in the field of 3D-printing.

3D-printing; material; application feature; development direction

(責任編輯：徐永祥)

2015-12-22；

2016-03-16

江蘇省自然基金項目(BK20141126)；中國礦業大學國家大學生創新訓練計劃項目(201610290089)

王延慶(1978—)，男，博士，副教授，主要從事材料先進成形，復合材料等研究，(E-mail)cumtwyq@163.com。

10.11868/j.issn.1005-5053.2016.4.013

TF124.36

A

1005-5053(2016)04-0089-10