全面盘点3D打印树脂材料

3D打印这个名词想必大家早已耳熟能详，随着技术的不断进步发展，3D打印也已逐渐“走入寻常百姓家”，运用到日常生活当中。

将3D打印设备链接电脑后，打印设备将数字模型运用粉末状或是液体装材料通过逐层打印的方式表现为实物。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，被誉为“第三次工业革命”的核心技术。

这种快速成型技术无疑颠覆了传统制造行业——只需将所需的产品在电脑中建模即可，无需实物模具；不必在制造过程中去除多余材料，省去二次加工和耗材成本。这些不单是大大降低了材料成本和开发成本，同时也不再有传统制造业所必需的大型机械带来的高能耗和安全隐患。

可以预见，3D打印技术必然会成为未来制造行业的核心技术，当下已初见雏形。那么当前制约3D打印技术发展进步的门槛是什么呢？

如上文所说，3D打印技术是将材料按照数字模型打印的技术。在打印设备已基本完善的情况下，材料，无疑成为了3D打印的重中之重。材料是3D打印的物质基础和灵魂。从某种意义上来说，材料决定了3D打印技术的未来发展和应用领域。

目前3D打印的材料主要分为工程塑料、光敏树脂、橡胶类、金属类和陶瓷类等。此外，人造细胞、巧克力等特殊材料也在各自领域有所应用。3D打印中所需材料都是针对3D打印设备专门研发的，无法使用日常所使用的普通塑料、陶瓷等材料。这里着重介绍一下跟塑料行业相关的材料。

一、工程塑料
工程塑料是指被用作的工业零件或者外壳材料的工业用塑料。相比其它材料，兼有强度、耐冲击性、抗老化、硬度等性能指标兼顾的平衡优点。因此它也是目前3D打印中应用最为广泛的材料。常见的工程塑料种类包括acrylonitrile butadiene styrene（ABS）类材料、polycarbonate（PC）类材料、尼龙类材料等。
1.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。
2.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。
3.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。
4.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。
5.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、功能原型、制造工具及最终零部件使用。
6.POLYSULFONE（PSU）类材料是一种琥珀色的材料，热变形温度为189℃，是所有热塑性材料里面强度最高，耐热性最好，抗腐蚀性最优的材料，通常作为最终零部件使用，广泛用于航空航天、交通工具及医疗行业。PSU类材料能带来直接数字化制造体验，性能非常稳定，通过与RORTUS设备的配合使用，可以达到令人惊叹的效果。
二、光敏树脂
光敏树脂即ultraviolet rays（UV）树脂，由聚合物单体与预聚体组成，其中加有光（紫外光）引发剂（或称为光敏剂）。在一定波长的紫外光（250０～300ｎｍ）照射下能立刻引起聚合反应完成固化。光敏树脂一般为液态，可用于制作高强度、耐高温、防水材料。常见的光敏树脂有somos NEXT材料、树脂somos11122材料、somos19120材料和环氧树脂。
1.somos NEXT材料为白色材质，类PC新材料，韧性非常好，基本可达到selective laser sintering（SLS，选择性激光烧结）制作的尼龙材料性能，而精度和表面质量更佳。somos NEXT材料制作的部件拥有迄今最优的刚性和韧性，同时保持了光固化立体造型材料做工精致、尺寸精确和外观漂亮的优点，主要应用于汽车、家电、电子消费品等领域。
2.somos11122材料看上去更像是真实透明的塑料，具有优秀的防水和尺寸稳定性，能提供包括ABS和PBT在内的多种类似工程塑料的特性，这些特性使它很适合用在汽车、医疗以及电子类产品领域。
3.somos19120材料为粉红色材质，是一种铸造专用材料。成型后可直接代替精密铸造的蜡膜原型，避免开发模具的风险，大大缩短周期，拥有低留灰烬和高精度等特点。
4.环氧树脂是一种便于铸造的激光快速成型树脂，它含灰量极低（800℃时的残留含灰量＜0.01%），可用于熔融石英和氧化铝高温型壳体系，而且不含重金属锑，可用于制造极其精密的快速铸造型模。

【编者总结】目前，3D打印技术正在受到越来越多领域的关注，世界各国也投入大量人力物力进行技术开发和实际应用的研究。除了已有的产品原型、模具制造、艺术创意产品、珠宝制作等领域应用方向外，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。各国也在进行就3D打印技术在军事领域方面应用的研究，尤其是各类高价值零部件的制造与加工方面。

3D打印技术飞速发展，未来必将应用到日常生活中和各领域的制造业。在此之前，你是否已经准备好接受它？