3D 打印材料

3D 打印技术的发展和其材料的发展是密不可分的,从这项技术诞生之日起,人类对于 3D 打印材料的探索就一直没有停止过。3D 打印技术发展到如今,已经可以使用多种原料进行打印,如金属、黏土、尼龙、食物、PLA/ABS 塑料和生物材料等。

材料的选取主要取决于特定的使用目的和平台,例如如果想要将一个简单的想法转化成实物,那么最佳的选择应该是使用桌面级开源 3D 打印机并选择塑料为材料;如果想要设计一个特定尺寸的金属齿轮,那么最好的选择则是使用金属打印机并选择特定的金属粉末为材料。

下面简单介绍几种常见的材料。

尼龙

尼龙又称聚酰胺纤维,在其为粉末状态时利用烧结技术,料丝状态下时利用熔融沉积成型工艺(FDM)进行 3D 打印即可将其制造成理想的形状。尼龙具有耐磨、抗腐蚀、韧性好、质量轻的特点,被广泛用于工业、医疗等领域。

实践证明,尼龙是 3D 打印的可靠材料。除此之外,尼龙打印材料通常为白色,并且在打印前或者打印后可以被染成其他颜色;尼龙也可以和其他材料的粉末(如铝粉)结合,混合的材料具有两种材料的优点,并能显著提高打印成品的质量。

ABS 塑料

ABS 全称 Acrylonitrile-Butadiene-Styrene copolymer,即丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。ABS 为使用最广泛的非通用塑料之一,也是五大合成树脂之一。

ABS 塑料具有良好的耐热性、耐低温性、耐化学药品腐蚀性和抗冲击性,且表面光泽度较高,易上色易加工成型,尺寸较为稳定,甚至可以在它表面进行喷镀金属或热压等二次加工。另外,ABS 塑料电气性能优良,因此被广泛应用于电子电器、仪表仪器以及纺织和建筑领域,在 3D 打印过程中多以丝料的形式,作为入门级 3D 打印机的材料使用。

PLA 塑料

PLA 塑料全称 Polylactic Acidcid,即聚乳酸,是一种以乳酸为主要原料聚合得到的材料。和 ABS 塑料相比,聚乳酸打印出的产品可以生物降解,是一种较为环保的打印材料。ABS 塑料目前主要以玉米、木薯等为原料生产得到。

PLA 塑料的热稳定性较好,加工温度为170~230℃,具有良好的抗溶剂性(这也是采用 PLA 材料打印出的模型难以抛光的原因);PLA 塑料的生物相容性较好,光泽度、手感都很优秀,颜色种类也很多,目前主要用于服装、医疗卫生领域。

金属粉末

金属打印是 3D 打印技术中不可缺少的分支,也是整个 3D 打印体系中必不可少的重要组成部分。现在越来越多的金属和金属复合材料被用于工业级 3D 打印技术,如常见的铝钴合金。除了铝钴合金粉末外,不锈钢粉末也是应用较多的材料之一,具有较高强度和合适的价格,也相对容易获得。

在珠宝行业的关注下,近几年金和银在 3D 打印技术中的使用量有所增加,这两种昂贵的金属给 3D 打印市场增添的“活力”不容小觑。当然,3D 打印不会遗忘钛金属及其合金,这种储量巨大、抗疲劳、耐腐蚀、导热性好、生物亲和能力好的金属在航空航天、医学、化工、电力甚至建筑行业都得到了广泛的应用,3D 打印技术让钛合金在实际生产中的生命力更加顽强。

生物材料

生物材料的打印技术仍在发展中,到目前为止,3D 打印胚胎干细胞的技术还处于研究阶段。现有的人造组织的方法是在培养皿上或其他材料上添加细胞,待其自然生长,速度缓慢;而 3D 打印技术是在液体或者凝胶上直接打印出生物组织,速度比传统方式要快得多。

利用生物材料(如胚胎干细胞)打印得到人类的器官的研究从来没有停止过。相信在未来的一天,3D 打印技术会给医学界带来翻天覆地的变化,患者器官移植所需要的心脏、肝脏以及其他器官将不再依靠他人的捐赠,而是由患者自身的干细胞打印而来。

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