3D打印材料及研究热点
高分子材料在3D打印中的应用研究
高分子材料在3D打印中的应用研究高分子材料在3D打印中的应用研究摘要：3D打印技术在各个领域的应用越来越广泛，高分子材料作为主要的3D打印材料之一，其在3D打印中的应用也受到了广泛的关注。
本论文主要研究了高分子材料在3D打印中的应用，包括材料特性、打印技术、应用案例以及未来的发展方向等内容。
通过对相关文献的收集和分析，探究了高分子材料在3D打印中的优势和局限性，并提出了未来进一步发展的方向。
关键词：高分子材料；3D打印；材料特性；打印技术；应用案例1. 引言随着3D打印技术的发展，其在制造业、医学、航空航天、汽车等领域的应用越来越广泛。
高分子材料作为一类重要的3D打印材料，具有重要的应用潜力。
本论文旨在研究高分子材料在3D打印中的应用，深入探讨其材料特性、打印技术、应用案例和未来的发展方向，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
2. 高分子材料的特性高分子材料是由聚合物组成的材料，具有良好的可塑性和可加工性。
其材料特性包括力学性能、物理性能、化学性能以及热性能等。
在3D打印中，高分子材料的特性直接影响着打印质量和打印效率。
2.1 力学性能高分子材料的力学性能是衡量其材料强度和刚度的重要指标。
高分子材料的强度和刚度通常取决于聚合物链的交联程度和分子量。
在3D打印中，选择合适的高分子材料可以满足不同应用场景的力学要求。
2.2 物理性能高分子材料的物理性能涉及了其导热性、导电性、透明度等方面的特性。
其中导热性对于某些高温应用非常重要，导电性则对于电子器件的制造有着广泛的应用。
2.3 化学性能高分子材料的化学性能主要包括其耐腐蚀性和耐溶剂性等方面的指标。
高分子材料通常具有良好的耐腐蚀性，能够适应不同化学环境下的使用。
2.4 热性能高分子材料的热性能是指其耐热性和热变形温度等指标。
在3D打印中，高分子材料的热性能对于打印过程的稳定性和打印质量有重要影响。
3. 高分子材料的打印技术高分子材料的3D打印技术包括传统的熔融沉积建模（FDM）、选择性激光烧结（SLS）、光固化等技术。
3D打印金属材料的力学性能研究报告
3D打印金属材料的力学性能研究报告一、引言3D 打印技术作为一项具有创新性和变革性的制造工艺，在各个领域都展现出了巨大的潜力。
其中，金属 3D 打印更是因其能够制造复杂形状、高性能的金属部件而备受关注。
然而，要确保 3D 打印金属部件在实际应用中的可靠性和安全性，对其力学性能的深入研究就显得至关重要。
二、3D 打印金属材料的种类及特点目前常见的 3D 打印金属材料包括钛合金、铝合金、不锈钢、镍基合金等。
钛合金具有高强度、低密度、良好的耐腐蚀性等优点，常用于航空航天领域的零部件制造。
铝合金则具有良好的导热性和导电性，在汽车制造和电子行业有广泛应用。
不锈钢因其优异的耐腐蚀性和机械性能，适用于制造各种工业零部件。
镍基合金则在高温环境下表现出色，常用于航空发动机等高温部件的制造。
三、3D 打印金属材料的力学性能测试方法（一）拉伸试验拉伸试验是评估金属材料力学性能最基本的方法之一。
通过对标准试样进行拉伸，测量其屈服强度、抗拉强度、延伸率等参数，从而了解材料的强度和塑性。
（二）硬度测试硬度测试可以快速评估材料的表面硬度，常见的方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。
（三）疲劳试验疲劳试验用于测定材料在循环载荷作用下的寿命和疲劳强度，对于承受动态载荷的部件来说，这是一项关键的性能指标。
（四）冲击试验冲击试验可以衡量材料在冲击载荷下的韧性和抗断裂能力。
四、3D 打印金属材料力学性能的影响因素（一）打印工艺参数打印过程中的激光功率、扫描速度、扫描间距、层厚等工艺参数会直接影响材料的微观结构和力学性能。
例如，较高的激光功率和较慢的扫描速度可能导致材料过度熔化，产生孔洞等缺陷，从而降低力学性能；而较小的扫描间距和层厚则有助于提高材料的致密度和力学性能。
（二）粉末质量粉末的粒度分布、形状、化学成分等对打印质量和力学性能有重要影响。
粒度均匀、球形度高的粉末有利于提高铺粉的均匀性和流动性，从而获得性能更优的打印部件。
（三）后处理工艺打印后的热处理、热等静压等后处理工艺可以消除残余应力、改善微观结构，进而提高力学性能。
《基于并联机构的3D打印关键技术研究》范文
《基于并联机构的3D打印关键技术研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展，3D打印技术已成为制造业和设计领域的重要工具。
其中，并联机构在3D打印技术中扮演着关键角色。
本文将探讨基于并联机构的3D打印关键技术的研究，包括其原理、应用、挑战及未来发展方向。
二、并联机构3D打印技术原理并联机构3D打印技术是一种新型的打印方式，其核心在于利用并联机器人技术实现打印头的精确运动。
该技术通过多个驱动器同时驱动打印头进行三维空间的运动，从而实现复杂三维实体的打印。
并联机构具有高精度、高速度和高刚度的特点，使得3D打印过程更加稳定和高效。
三、关键技术研究1. 运动控制技术运动控制技术是并联机构3D打印技术的核心。
该技术通过精确控制打印头的运动轨迹，实现高质量的打印效果。
其中，包括高精度的运动控制算法、传感器技术和反馈控制技术等。
这些技术的运用，使得打印头能够准确地在三维空间中运动，从而实现复杂三维实体的精确打印。
2. 材料技术材料是3D打印的关键因素之一。
针对并联机构3D打印技术，需要研发适用于高精度打印的新型材料。
这些材料应具有良好的可塑性和稳定性，同时还要具备较高的强度和耐久性。
此外，还需要研究材料的加工工艺和性能评价方法，以提高材料的利用率和打印效率。
3. 工艺优化技术工艺优化技术是提高并联机构3D打印效率和质量的重要手段。
该技术包括打印参数的优化、打印路径的规划、支撑结构的设计等。
通过优化这些工艺参数，可以提高打印速度、降低材料浪费、提高打印精度和表面质量。
此外，还需要研究新型的工艺方法，以适应不同类型和复杂度的三维实体打印需求。
四、应用领域及挑战并联机构3D打印技术在制造业、医疗、建筑等领域具有广泛的应用前景。
在制造业中，该技术可用于制造复杂零部件和模具；在医疗领域，可用于制作定制化的医疗器材和生物材料；在建筑领域，可用于制作建筑模型和结构构件等。
然而，该技术仍面临一些挑战，如高成本、材料限制、精度和速度的权衡等。
国内外金属3D打印材料现状与发展
3、应用领域
3D打印金属材料在航空航天、汽车制造、医疗等领域得到广泛应用。例如， 在航空航天领域，3D打印金属零件可有效降低制造成本和提高制造效率。在医疗 领域，3D打印金属材料可用于制造定制的医疗器械，如定制的钛合金假肢。
三、关键技术
1、材料改性
为了提高3D打印金属材料的性能，需要进行材料改性研究。例如，通过添加 合金元素对材料进行微合金化处理，以提高其力学性能和耐腐蚀性。
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四、金属3D打印工艺的特点和应 用
金属3D打印工艺的特点在于其成型原理和打印流程。金属粉末或金属丝在激 光或其他能源的作用下熔化，然后逐层堆积形成三维实体。这种工艺可以实现高 精度、高复杂度的制造，同时具有快速制造和个性化定制的优势。
在实际应用中，金属3D打印工艺被广泛应用于航空航天、汽车制造、医疗等 领域。例如，在航空航天领域，金属3D打印技术可以制造出高性能的零部件和发 动机，从而提高航空器的性能和安全性；在汽车制造领域，金属3D打印技术可以 用于制造轻量化零部件和复杂结构件，从而提高汽车的性能和燃油效率；在医疗 领域，金属3D打印技术可以用于制造个性化的人体植入物和医疗器械，从而提高 医疗效果和患者的生活质量。
一、金属3D打印材料的基本概念、 特点和应用
金属3D打印是一种快速成型的制造技术，它通过层层叠加的方式将金属材料 逐层打印成具有特定形状和结构的物体。这种技术具有制造复杂、灵活性强、生 产周期短等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、医疗等领域。
二、国内外金属3D打印材料的现 状
目前，国内外在金属3D打印材料领域的研究已经取得了一定的成果。钛合金、 铝合金、不锈钢等金属材料已经被广泛应用于金属3D打印。在市场前景方面，随 着金属3D打印技术的不断发展和成本的逐渐降低，其应用领域将进一步扩大，市 场规模也将持续增长。
PLA基3D打印木塑复合材料的制备及性能研究
PLA基3D打印木塑复合材料的制备及性能研究在3D打印材料中,聚乳酸(PLA)因其具备可完全生物降解的特性而受到学术研究人员的普遍高度重视。
但与此同时它也存在生产成本高、质脆、耐热性差、拉伸性能差的缺点,这些缺点限制了其在3D打印中的应用。
植物纤维与PLA混合所生成的复合材料既可以综合两者的优点,又可弥补单一材料的不足之处,实现优势互补,具有很好的实用价值。
但目前植物纤维/PLA木塑复合材料在3D打印中的应用仍存在很多的不足,主要问题不仅在于可用于3D打印中的PLA基木塑复合材料种类较少,还在于很少对制备出的新型复合材料在3D打印中的应用进行探究。
针对这些不足,本文以漂白浆纤维、机械浆纤维、报纸浆纤维、桉木粉、松木粉、木质素和PLA为原料,以硅烷偶联剂(KH550)、马来酸酐接枝聚乳酸(PLA-g-MAH)为相容剂,制备可用于3D 打印的PLA基木塑复合材料。
首先,在制备木塑复合材料之前先用KH550对纤维进行改性处理。
探究改性植物纤维种类、含量对复合材料综合性能的影响。
结果表明,随着纤维含量的增加,复合材料的吸水率、表观密度、拉伸强度整体都有所提高,熔体流动速率整体呈下降趋势。
在纤维添加量相同的情况下,木质素/PLA复合材料综合性能最好。
选用木质素增强PLA,通过SEM分析可知,当木质素添加量为15%时,木质素与PLA之间的相容性最好。
通过DSC曲线可知,木质素可以提高纯PLA的结晶性能,改善PLA结晶温度,以及促进熔融峰的形成,当加入15%木质素时,复合材料的结晶温度较高,为102.36℃,较纯PLA提高了51.71%。
其次,用KH550和PLA-g-MAH作为相容剂,制备木质素含量为15%的PLA基木塑复合材料。
结果表明,KH550和PLA-g-MAH 的加入可以很好的改善复合材料的吸水率、表观密度、拉伸强度、熔体流动速率、相容性等性能,当3%KH550和3%PLA-g-MAH共同作用时,木质素分布均匀、复合材料的综合性能最佳。
3D打印技术研究现状和关键技术研究
3D打印技术研究现状和关键技术研究一、本文概述随着科技的不断进步与创新，3D打印技术以其独特的优势在全球范围内引发了广泛的关注与研究热潮。
作为一种将数字模型直接转化为实物的制造技术，3D打印技术在多个领域展现出了巨大的应用潜力，如航空航天、医疗生物、建筑设计、教育娱乐等。
本文旨在全面梳理3D打印技术的研究现状，深入剖析其关键技术，以期为相关领域的研究者和技术人员提供有价值的参考。
本文将首先概述3D打印技术的基本概念、发展历程和当前的研究热点，揭示其在不同领域的应用现状。
随后，本文将重点探讨3D 打印技术的关键技术，包括但不限于打印材料、打印工艺、打印设备、数据处理等方面。
通过对这些关键技术的深入研究，我们将揭示3D 打印技术的发展趋势和挑战，为未来的研究和应用提供思路和建议。
通过本文的论述，我们期望能够为读者提供一个全面而深入的视角，以更好地理解3D打印技术的内涵与外延，推动该技术的进一步发展和应用。
二、3D打印技术的研究现状3D打印技术，作为一种革命性的制造技术，近年来在全球范围内得到了广泛的关注与研究。
其研究现状呈现出多元化、深入化的发展趋势。
在材料研究领域，3D打印技术不断拓展可打印材料的范围。
除了传统的塑料、金属粉末外，陶瓷、生物材料、复合材料等新型材料也逐渐被纳入3D打印的范畴。
这些新材料的应用不仅丰富了3D打印的应用领域，也对其打印精度、成型速度等性能提出了更高的要求。
在设备与技术方面，3D打印设备正向着大型化、高精度、高效率的方向发展。
各种新型打印头、打印床以及先进的控制系统不断涌现，使得3D打印的精度和速度得到了显著提升。
同时，为了满足不同领域的需求，3D打印技术也在不断创新，如光固化打印、熔融沉积打印、粉末烧结打印等。
在应用方面，3D打印技术的应用领域日益广泛。
在航空航天领域，3D打印技术被用于制造复杂的零部件和结构件；在医疗领域，3D打印的生物材料被用于制造个性化的医疗器械和植入物；在建筑领域，3D打印的建筑材料被用于快速建造房屋和模型；在汽车领域，3D打印技术则被用于制造轻量化、复杂结构的零部件。
聚乳酸材料在3D打印中的研究与应用进展
聚乳酸材料在3D打印中的研究与应用进展一、本文概述随着科技的不断发展，3D打印技术已经成为现代制造业的重要组成部分。
作为一种创新的增材制造技术，3D打印在多个领域都展现出了巨大的应用潜力。
而聚乳酸（PLA）材料，作为一种生物降解塑料，因其良好的生物相容性、环保性以及优良的加工性能，在3D 打印领域得到了广泛的应用。
本文旨在概述聚乳酸材料在3D打印中的研究与应用进展，分析其在不同领域的应用现状，探讨其面临的挑战及未来发展趋势。
通过深入了解聚乳酸材料在3D打印中的应用，我们可以更好地把握这一技术的发展方向，为未来的研究和应用提供有益的参考。
二、聚乳酸材料的特性聚乳酸（PLA）是一种生物降解塑料，由可再生植物资源（例如玉米）提取出的淀粉原料制成。
它具有一系列独特的特性，使得它在3D打印领域中得到了广泛的应用。
PLA具有良好的生物相容性和生物可降解性。
这意味着它在人体内不会产生有害物质，且在自然环境中能够被微生物分解，从而有助于减少环境污染。
因此，PLA在医疗和生物领域的应用中表现出巨大的潜力。
PLA具有良好的加工性能。
在3D打印过程中，PLA具有较高的熔融温度和较低的熔融粘度，使得打印出的模型具有较高的精度和表面质量。
PLA的打印温度适中，不需要过高的打印温度，这有助于延长3D打印机的使用寿命。
PLA还具有优异的机械性能。
虽然其强度和硬度相对较低，但PLA 具有较高的抗拉伸强度和抗弯曲强度，能够满足大多数3D打印应用的需求。
同时，PLA还具有较好的热稳定性和化学稳定性，能够在一定的温度范围内保持其性能稳定。
PLA材料还具有良好的环保性。
由于它是从可再生植物资源中提取的，因此在使用过程中不会对环境造成负担。
PLA的降解产物为乳酸，可以被自然界中的微生物分解为水和二氧化碳，从而实现真正的循环利用。
聚乳酸材料的优良特性使其在3D打印领域具有广阔的应用前景。
随着科技的不断发展，PLA材料在3D打印中的研究与应用将会取得更多的突破和进展。
基于3D打印的PLA材料力学性能研究
∗ 辽宁省自然基金指导计划 ( ＺＸ２０１８０５３６) ꎬ 中央高校基本科研业务费 ( ＤＵＴ１８ＪＣ３５)
∗∗ 通信联系人 ｗａｎｇｚｅｗｕ＠ ｄｌｕｔ ｅｄｕ ｃｎ
作者简介: 赵健ꎬ 男ꎬ １９９４ 年生ꎬ 硕士研究生ꎬ 主要从事复合材料力学研究ꎮ ｊｅｃｋｚｈａｏ＠ ｍａｉｌ ｄｌｕｔ ｅｄｕ ｃｎ
料ꎮ 首先通过拉伸试验获得 ３Ｄ 打印的轴拉试件三轴应力应变关系ꎬ 然后提出基于横观各向同性本构获得 ３Ｄ 打印的聚乳酸 (ＰＬＡ) 材
料弹性常数ꎮ 相比于各向同性本构而言ꎬ 横观各向同性本构模型和物性参数更适合于 ３Ｄ 打印的 ＰＬＡ 材料力学性能表征ꎮ
关键词: 增材制造ꎻ 聚乳酸ꎻ 各向异性ꎻ ３Ｄ 打印
向异性
[３－５]
用于面向增材制造的材料ꎮ Ｅｓ￣Ｓａｉｄ 等
[６]
研究了层间
此基础之上ꎬ 基于横观各向同性本构关系得到 ３Ｄ 打
层间孔隙造成的ꎮ Ｍｏｎｔｅｒｏ 等 [７] 通过试验测试了 ５ 种
１ 实验部分
打印工艺参数对 ＦＤＭ 构件力学性能的影响ꎮ 试验表
１ １ 主要材料
明栅格的打印方向和空隙率对熔融沉积增材制造构件
ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｄ ａｘｉａｌ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｔｅｎｓｉｌｅ ｔｅｓｔｓ. Ｓｅｃｏｎｄｌｙꎬ ｔｈｅ ｅｌａｓｔｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔｓ ｏｆ ３Ｄ
ｐｒｉｎｔｅｄ ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ ( ＰＬＡ) ｍａｔｅｒｉａｌ ｗｅｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅ. Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ
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１．熔融沉积成型（ＦＤＭ）材料 目前，应用于ＦＤＭ工艺的材料基本上是聚
的黏结强度；对于可剥离性支撑材料，应与成型 材料之间形成较弱的黏结力，对于水溶性支撑材
表１常用的３Ｄ打印材料 材料形态 液态 固态粉末 蜡粉 尼龙粉 材料品种 光固化树脂 覆膜陶瓷粉 钢粉 覆膜钢粉 固态片材 覆膜纸 覆膜塑 覆膜陶瓷箔 覆膜金属箔 蜡丝 ＡＢＳ丝 固态丝材
航天工业、汽车工业以及医疗 产品业
ＰＣ／ＡＢＳ
玩具以及电子产业
特征零件，并解决了手工不易拆除支撑，或因特 征太脆弱而拆破的问题。更可增加支撑接触面的 光洁度。这对于成型由多个元件组成的组件十分 有利。
预聚物（ＰｒｅＤｏｌｙｍｅｒ）、单体（Ｍｏｎｏｍｅｒ）及少量添 ）Ｊ［１齐ｌＪ（Ａｄｄｉｔｉｖｅ）等组成。 光敏树脂是随ＳＬＡ工艺技术的发展不断开 发的，国外ＳＬＡ专用光敏树脂一般由实力雄厚的 大公司（如Ｃｉｂａ－Ｇｅｉｇｙ，Ａｓｈａｈｉ，Ｄｅｎｄａ）研制、开
Ｄ ９
该材料的使用量正在迅速增加。２００２年又推出了 支持ＦＤＭ技术的工程材料ＰＰＳＦ，其耐热温度为 （２０７．２～２３０）℃，适合高温的工作环境。在各 种快速成型工程材料之中，ＰＰＳＦ有着最高的耐 热性、强韧性以及耐化学品性。随后，Ｓｔｒａｔａｓｙｓ 公司开发了工程材料ＰＣ／ＡＢＳ。ＰＣ／ＡＢＳ结合 了ＰＣ的强度以及ＡＢＳ的韧性，性能明显强于 ＡＢＳ。Ｓｔｒａｔａｓｙｓ公司几种成型材料的价格及其使 用范围如表２所示。 １９９８年澳大利亚的Ｓｗｉｎｂｕｍｅ工业大学推 出的一种金属一塑料复合材料丝是将铁粉混合到 尼龙Ｐ３０１中，添加增塑剂和表面活性剂制成的。 这种材料可用ＦＤＭ工艺直接快速制模。 １９９８年美国Ｖｉｒｇｉｎｉａ工学院研究了用于 ＦＤＭ的热致液晶聚合物（ＴＬＣＰ）纤维，其拉伸模 量和强度大约是ＡＢＳ的四倍。 Ｓｔｒａｔａｓｙｓ公司于１９９２年开发出剥离性支撑 材料。该支撑材料可很容易地从成型零件上剥离， 成型零件的外形也 不会因支撑的剥离 而损伤。１ ９９９年 该公司开发出水溶 性支撑材料（丙烯 酸酯共聚物）。因为 可通过超声波清洗 器或碱水（浓缩洗 衣粉）等部分溶解， 该支撑材料特别万方数据
３５
应能在一定时间内溶
●－
究单位的ＭｅｄＭｏｄｅｌｅｒ机型，使用材料为ＡＢＳ。 １９９９年该公司推出可使用热塑性聚酯的Ｇｅｎｉｓｙｓ
以及制件的精度和表面光洁度的影响，通过优化 工艺参数，ＡＢＳ的ＦＤＭ成型件已能满足实际产 品的性能要求。ＰＣ、ＰＰ、ＰＭＭＡ、聚酯树脂等 热塑性塑料也开始用于ＦＤＭ工艺。 国内研究ＦＤＭ材料的单位比较少。北京航 空航天大学对短切玻璃纤维增强ＡＢＳ复合材料 进行了一系列的改性研究。通过加入短切玻纤， 能提高ＡＢＳ的强度、硬度且显著降低ＡＢＳ的收 缩率，减小制品的形变；但同时使材料变脆。加 入适量增韧剂和增容剂后，能较大幅度提高复合 材料丝的韧性及力学性能，从而使制备出的短切 玻璃纤维增强复合材料适合于ＦＤＭ工艺。北京 太尔时代公司通过和国内外知名的化工产品供应 商合作，于２００５年正式推出高性能ＦＤＭ成型材 料ＡＢＳ ０４。该材料具有变形小、韧性好的特点， 非常适于装配测试，可直接拉丝。该材料性能和 美国Ｓｔｒａｔａｓｙｓ公司的ＡＢＳ Ｐ４００成型材料性能 相近，可以替代进口材料，降低用户的使用成 本。近年来，华中科 技大学研究了改性 聚苯乙烯支撑材 料。 Ｓｔｒａｔａｓｙｓ公司 是世界上最大 的Ｆ
化光敏树脂，且主要应用于油墨。 在３ＤＰ快速成型技术中，光固化树脂的配方 研究主要内容如下： 确定光固化树脂所需组分以及光弓１发剂 适合含量； 研究树脂各个组分含量对最终固化成型 的影响； 光固化树脂黏度即流动性的影响； 研究光固化树脂在基底上的流平速度； 光固化树脂稳定性能研究。
总之，目前国两外ＳＬＡ工艺专用光敏树脂
甲基丙烯酸一丙烯腈一丁二 烯～苯乙烯聚合物细丝
消失模铸造蜡丝
甥胶幺幺
３５０——３８５
注射模制造 消失模制造 医用模型制造
ＩＣＷ０６ Ｗａｘ
Ｅｌａｓｔｏｍｅｒ
Ｅ２０
４５８
Ｐｏｌｙｓｔｅｒ Ｐ１５００
塑胶丝 聚碳酸酯
３９６
直接制造塑料注射模具 功能性测试，例如棘轮机构、 电动工具、汽车零件
ＰＣ
ＰＰＳＦ
聚苯砜 聚碳酸酯和ＡＢＳ混合
－●－ ，
● ◆
ｔ．，
３ Ｄ打印材料及研究热点
口孙聚杰
一维快速成型打印（Ｔｈｒｅｅ ——ｓｉｏｎａｌ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ，简称３ＤＰ），即快
速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为 基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通 过逐层打印的方式来构造物体的技术。
Ｄｉｍｅｎ
３Ｄ打印材料
现阶段制约３Ｄ打印技术发展因素主要有两
◇～
３７
万方数据
氧基发生开环聚合反应，树脂由液态变为固态。 环氧类光敏树脂的应用时间较长，并仍在不断发 展，女Ｕ２０００年Ｖａｎｔｉｃｏ公司推出的ＳＬ一５１７０、ＳＬ一 ５２１０、ＳＬ－５２４０等，ＤＳＭ Ｓｏｍｏｓ公司推出的 ＳＯＭＯＳ６１１０、７１１０、８１１０等，瑞士ＲＰＣ公司推 出的ＲＰＣｕｒｅｌ００ＨＣ、１００ＡＲ等。以乙烯基醚类 为预聚物的阳离子光敏树脂出现较晚，１９９２年３ 月，日本成功地开发了以乙烯醚预聚物为主要成 分的Ｅｘａｃｔｏｍｅｒ２２０１型树脂，作为ＳＬＡ一２５０快 速成型设备的专用树脂。 阳离子型树脂的优点：聚合时体积收缩小， 反应固化率高，成型后不需要二次固化处理，与 需要二次固化的树脂相比，不发生二次固化时的 收缩应力变形；不受氧阻聚；由于成型固化率高， 时效影响小，因而成型数月后也无明显的翘曲及 应力变形产生；力学性能好。缺点：黏度较高， 需添加相当量的活性单体或低黏度的预聚物才能 达到满意的加工黏度；阳离子聚合通常要求在低 温、无水情况下进行，条件比自由基聚合苛刻。 目前，将自由基聚合树脂与阳离子聚合树脂 混合聚合的研究较多，这类混合聚合的光敏树脂 主要由丙烯酸系列，乙烯 基醚系列和环氧系列的预 聚物和单体组成。由于自 由基聚合具有诱导期短， 固化时收缩严重，光熄灭 后反应立即停止的特点。 而阳离子聚合诱导期较长， 固化时体积收缩小，光熄 灭后反应可继续进行，因 此两者结合可互相补充， 使配方设计更为理想，还 有可能形成互穿网络结构， 使固化树脂的性能得到改 善。 国内研制与开发的光 敏树脂基本上为紫外光固
Ｍ生产厂
９
商。１
８年与
ＭｅｄＭｏｄｅｌｅｒ公司 合作开发了专用于 一些医院和医学研
３６
万方数据
冬 ◇
表２ Ｓｔｒａｔａｓｙｓ公司几种成型材料的价格及其使用范围 材料型号
ＡＢＳ Ｐ４００
材料类型
材料价格／ＵＳＤ／ｋｇ
２５０——３２５
使用范围 概念型、测试型
丙烯腈一丁二烯一苯乙烯聚
合物细丝
ＡＢｓｉ Ｐ５００
发、生产，己形成系列产品。 ２）光敏树脂的研究现状 最早应用于ＳＬＡ工艺的液态树脂是自由基 型紫外光敏树脂，主要以丙烯酸醋及聚氨酯丙烯 酸酯作为预聚物，固化机理是通过加成反应将双 键转化为单键。如Ｃｆｂａ－Ｇｅｉｇｙ Ｃｉｂａｔｏｏｌ公司推 出的５０８１、５１３１、５１４９，ＤＵ Ｐｏｎｔ公司推出的商 业化树脂２１００（２１ ｌＯ），３１００（３１ １０）。这类光敏树 脂具有固化速度高、黏度低、韧性好、成本低的 优点。其缺点：在固化时，由于表面氧的干扰作 用，使成型零件精度较低；树脂固化时收缩大， 成型零件翘曲变形大；反应固化率（固化程度）较 环氧系的低，需二次固化；反应后应力变形大。 后来又开发了阳离子型紫外光敏树脂，主要 以环状化合物及乙烯基醚作为预聚物，固化机理 为在光引发剂的作用下，预聚物环状化合物的环
的研究与开发基本都集中在紫外光敏树脂方面， 开发出的树脂还不能满足一些制件的要求。对于 可见光敏树脂的研究进行得很少，对具有特殊导 电、导磁等功能的功能性光敏树脂和高强度、可 替代工程塑料的光敏树脂的开发，在国内外均很 少见报道。
３Ｄ打印的应用
３Ｄ技术开始越来越 靠近人们的生活，３Ｄ打印 机也越来越平民化。原来 的３Ｄ打印机非常庞大，基
万方数据
个：打印材料和设备。与设备的研发相比，材料 的研发难度更大。３Ｄ打印技术本身并不复杂，但 可用的耗材却是个难点。普通打印机的耗材就是 墨水和纸张，但３Ｄ打印机的耗材却主要是胶水、 高分子材料，而且必须经过特殊处理，对材料的 固化反应速度等也要求很高。不同的３Ｄ打印技 术对成型材料有不同的要求，但是均要有利于快 速精确的成型，成型材料决定了快速成型技术的 成败，因此需要花大量心思进行研究开发，以求 各方面达到性能所需。 ３Ｄ打印材料种类繁多，有各种分类方式，可 按物理状态、化学性能、材料成型方法等角度分 类，常用的快速成型材料如表１所示。根据成型 过程中使用的材料可将三维快速成型打印技术分 为三种：粘接材料、熔融材料和光固化三维快速 成型打印材料。 现有的３Ｄ打印技术多使用ＡＢＳ、人造橡胶、 塑料、沙子、铸蜡和聚酯热塑性塑料等，这些材 料多为粉末或者黏稠的液体，从价格上来看，便 宜的几百块１ ｋｇ，最贵的１ ｋｇ则要４万元左右。 把３Ｄ打印材料固化的方式有加热、降温、紫外 线和激光烧结四种，从各种技术的成本来看，“熔 融沉积”是整体成本最低的，因而普及度也最高。 随着新材料技术的发展，未来还会出现更多的打 印材料。
合物。成型材料一般为ＡＢＳ、石蜡、尼龙、聚碳 酸酯（ＰＣ）或聚苯砜（ＰＰＳＦ）等；支撑材料有两种类 型，一种是剥离性支撑，需要手动剥离零件表面 的支撑；另外一种是水溶性支撑，可分解于碱性 水溶液中。 １）ＦＤＭ材料性能要求 ＦＤＭ的成型质量除受成型设备和数据处理 软件的影响外，还取决于成型材料和成型工艺参 数。用于ＦＤＭ的热塑性塑料应具有低的凝固收 缩率、陡的粘温曲线和较好的强度、刚度、热稳 定性等物理机械性能。 在进行ＦＤＭ工艺之前，聚合物材料首先要 经过螺杆挤出机制成直径约２ ｍｍ的单丝，所以 需满足挤出成型方面的要求。 针对ＦＤＭ的工艺特点，聚合物材料还应满 足以下要求。 ・机械性能：丝状进料方式要求料丝具有 一定的弯曲强度、压缩强度和拉伸强度，这样在 驱动摩擦轮的牵引和驱动力作用下才不会发生断 丝现象；支撑材料只要保证不轻易折断即可。 ・收缩率：成型材料收缩率大，会使ＦＤＭ 工艺中产生内应力，使零件产生变形甚至导致层 间剥离和零件翘曲；支撑材料收缩率大，会使支 撑产生变形而起不到支撑作用。材料的收缩越小 越好。 ・对于成型材料，应保证各层之间有足够