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3D打印材料科普

      目前,3D打印耗材主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等,除此之外,彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。

 

1.1工程塑料(ABS材料)

      ABS材料是Fused Deposition Modeling(FDM,熔融成积型)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度,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、深色、深红、红色、蓝色、玫瑰红色等。

1.2光敏树脂

      光敏树脂即UItraviolet Rays(UV)树脂,由聚合物单位与预聚体组成,其中加有光(紫外光)引发剂(或称光敏剂)。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Smoms Next材料、树脂Smoms 11122材料、Smoms19120材料和环氧树脂。

1.3橡胶类材料

      橡胶类材料具有多种级别弹性材料的特征,这些材料所具备的硬度、断裂伸长率、抗撕裂强度和拉伸强度,使其非常适合要求防滑或柔软表面的应用领域。3D打印的橡胶类产品主要有消费类电子产品、医疗设备以及汽车内饰、轮胎、垫片等。

1.4金属材料

      3D打印所使用的金属粉末一般要求纯净度高、球形度号、粒径分布窄、氧含量低。目前,应用于3D打印的金属粉末材料主要有钛合金、钴铬合金、不锈钢和铝合金材料等,此外还有用于打印首饰用的金、银等贵重金属粉末。

1.5陶瓷材料

      陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐高温、低密度、化学稳定性好、耐腐蚀等优异特性,在航空航天、汽车、生物等行业有着广泛的应用。但由于陶瓷材料硬而脆的特点使其加工成形尤其困难,特别是复杂陶瓷件需通过模具来成形.模具加工成本高、开发周期长,难以满足产品不断更新的需求。

1.6其他3D打印材料

      彩色石膏材料是一种全彩色的3D打印材料,是基于石膏的、易碎、坚固且色彩清晰的材料。基于在粉末介质上逐层打印的成型原理,3D打印成品在处理完毕后,表面可能出现细微的颗粒效果,外观很像岩石,在曲面表面可能出现细微的年轮状纹理,因此,多应用于动漫玩偶等领域。

      3D打印技术与医学、组织工程相结合,可制造出药物、人工器官等用于治疗疾病口。加拿大目前正在研发“骨骼打印机”,利用类似喷墨打印机的技术,将人造骨粉转变成精密的骨骼组织。打印机会在骨粉制作的薄膜上喷洒一种酸性药剂,使薄膜变得更坚硬。

      美国宾夕法尼亚大学打印出来的鲜肉,是先用实验室培养出的细胞介质,生成类似鲜肉的代替物质,以水基溶胶为粘合剂,再配合特殊的糖分子制成。还有尚处于概念阶段的用人体细胞制作的生物墨水,以及同样特别的生物纸。打印的时候,生物墨水在计算机的控制下喷到生物纸上,最终形成各种器官。

      食品材料方面,目前,砂糖3D打印机CandyFab 4000可通过喷射加热过的砂糖,直接做出具有各种形状,美观又美味的甜品。