|
今天的主题是石膏材料在3D打印领域的应用。我国天然石膏矿产资源储量丰富，总储量近600亿吨，位居世界第一，也是化学石膏的制造大国，但是在3D打印领域的石膏材料主要依赖进口。随着我国经济的飞速发展和近年来对环境保护的重视，我认为3D打印石膏材料的国产化已成为刻不容缓的事情。
石膏的化学本质是硫酸钙。石膏的纵断面具纤维状纹理，并由绢丝样光泽，无嗅，味淡。水泥中加入一定量的石膏，可以提高水泥的强度，在建筑行业中的应用十分广泛。石膏在建筑业中可以制作轻质石膏砌块、石膏板、粉刷石膏以及应用在陶瓷上。
石膏具有微膨胀性，表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性，从而是用来制作雕塑的绝佳材料。与其他3D打印材料相比，石膏具有以下优势：
1. 精细的颗粒粉末，颗粒直径易于调整； 2. 价格相对较低，性价比高； 3. 安全环保，无毒无害； 4. 材料本身为白色，打印模型可实现彩色，支持全彩色打印。 5. 唯一支持全彩色打印的材料。
以上优势使得石膏材料在3D打印中得以广泛应用。
用于3D打印的石膏材料（图片来源：南极熊）
石膏在医学方面也大有作为。石膏内服经胃酸作用后，能增加血清内钙离子浓度，可以缓解肌肉痉挛。石膏研末外用，还有清热、收敛、生肌的作用，这些医学用途使得石膏在医疗领域中有很大的用途，可以用来3D打印骨骼、牙齿等。石膏材料也可以与其他3D打印材料混搭，制成更优质的复合材料。
下图为ZCorp公司于2005年推出的世界第一台彩色3D打印机Spectrum Z510，主要适用于石膏粉末以及塑料粉末等，打印技术为我们之前讲过的3DP（粘合剂喷射成型），即利用粘合剂将石膏粉末粘结在一起，逐层堆积成三维实体。其特点是成型速度快，可以打印全彩色模型、大型建筑物以及沙盘模型，可用于建筑、艺术、装饰等模型及构件制作。Spectrum Z250的问世，标志着3D打印从单色还是迈向多色时代。
彩色3D打印机SpectrumZ250
石膏材料由于具有成型速度快、实现全彩打印等特点，可用于建筑、艺术、装饰等模型的制作。
利用石膏材料3D打印的建筑模型（图片来源：ZCorp）
利用石膏材料3D打印的全彩模型（图片来源：ZCorp）
石膏在医疗骨折方面的应用也是很广泛的。利用3D打印制作的石膏支架，可以通过三维扫描针对每个病人进行个性化设计，并可依据受伤的严重程度设计。这种新型石膏保护架的优点在于轻便耐用，且可以清洗，有助于皮肤呼吸。除此之外，石膏具有良好的生物相容性，可以用作骨修复材料，也是最早应用于组织修复的材料。
利用石膏材料打印的修复支架
利用3D打印制成的石膏支架（图片来源：3ders.com）
石膏材料打印的心脏模型，用来辅助医生在手术前进行模拟演练（图片来源：南极熊）
石膏还可以用于人像的制作，利用三维扫描技术实现人像的快速扫描与打印。运用高强度的复合石膏粉，可以打印出尺寸比例不等的人像。也可以用石膏制作个性化的模具，价格便宜，且易于成形，能够满足人们个性化定制的需求。
对人像进行三维扫描后再利用石膏全彩打印的人像模型
石膏材料打印的人像
利用石膏材料打印的动漫模型
利用石膏材料打印出模具，再翻模而成的金属艺术品（图片来源：Shapeways）
如果你想了解更多的3D打印知识，请关注【创克加科技】
| 
京公网安备11010802043351