眾所周知，材料是限制3D打印進步的最大因素，而同時材料也是解放3D打印潛力的神奇鑰匙。制造定制化產品和復雜的產品是3D打印一大吸引力，然而這些優(yōu)勢如何突破原型制造的應用，在最終產品的生產領域有多大的發(fā)展空間很大程度上取決于材料技術的發(fā)展。3D虎整理了3D打印材料的發(fā)展趨勢，通過這些發(fā)展趨勢讓我們共同來體會一下材料是如何推動3D打印技術走向生產的。
在我國，全國增材制造標準化技術委員會（TC562）與2016年4月召開成立大會，對口國際標準化組織ISO TC 216，在國家層面上開展增材制造技術標準化工作。目前通過該技術委員會正在制定的標準共有6項，設計增材制造技術術語、文件格式、工藝和材料分類等方面。
塑料 – 走向工程級別應用
熱塑性絲材和液體樹脂占據了塑料3D打印的主要市場，塑料絲材應用于基于材料擠出的FFF（電熔制絲）和FDM（熔融擠出）3D打印技術，樹脂材料光固化材料應用于SLA、DLP、Polyjet 等3D打印技術中。
絲材
不少材料都可以作為熱塑性塑料絲來進行打印，但最常見的是ABS和PLA絲材，ABS是一種應用廣泛的工程塑料，日常生活中大量的塑料玩具和生活用品都是用ABS塑料制造的，因此3D打印材料制造商無需進行強度、耐久性、安全性與其他屬性的大量測試。而隨著3D打印精度的提升，在小批量生產ABS產品的時候，3D打印具有比注塑更經濟的優(yōu)勢。
例如可用于FDM 3D打印技術的碳纖維復合絲材，3DXTECH用伊士曼化工的PETG材料結合高模量碳纖維制成復合材料。PETG這種材料，本身就有很好的延展性，而且它能在承受更高的CF負載的同時保持一定的延展性和抗沖擊性。它能夠很好地粘附在多種構建平臺上，同時也具有優(yōu)異的層粘合，而碳纖維的加入不僅增加了它的剛性和尺寸穩(wěn)定性。
樹脂
樹脂光固化3D打印技術逐漸走向生產，主要源自兩個發(fā)展趨勢的推動，一種趨勢是具有更高表面細節(jié)和良好力學性能的樹脂材料的出現，另一種是樹脂材料打印速度的大幅提升。在樹脂材料領域，美國Carbon公司推出的氰酸酯（Cyanate Ester）耐高溫樹，在高溫下保持良好的強度、剛度和長期的熱穩(wěn)定性，適用于汽車和航空工業(yè)的模具和發(fā)熱機械零件的生產。Formlabs、塑成科技、MadeSolid等公司也推出了可與ABS注塑件對標的硬性樹脂材料。
尼龍
尼龍燒結方面，意大利CRP Technology則產生了需要卓越的機械和美學特性的全球產品，而且他們的塑料產品可以被CNC機床進行加工。譬如說新一代的聚酰胺材料windform FX，特點是耐反復彎曲和扭轉，顯示出優(yōu)異的耐沖擊性，即使在低溫下，它的一致性類似于聚丙烯和注射成型零件。
金屬材料-與應用深度結合
包括GE對金屬3D打印企業(yè)的收購以及對塑料3D打印企業(yè)的投資，這些都與GE的下游應用業(yè)務相互呼應，使得GE獲得一手的設備優(yōu)勢的同時，又通過自身在應用領域的前沿探索助推設備的研發(fā)速度，而GE收購的Arcam又有金屬粉末的生產業(yè)務，這進一步形成了應用-設備-粉末的良性互動。
而除了材料本身，加工工藝與材料深度結合起來，納米材料增強合金、等軸細晶合金、梯度合金、非晶態(tài)金屬、自愈合合金、超導材料、金屬有機骨架材料的研發(fā)從微觀層面上呈現出材料技術的潛能。拓撲優(yōu)化、胞元結構又從結構學角度上展現出材料與結構學結合的無限可能
用戶對材料的特定需求也可以拉動3D打印技術在生產中的應用，工程師在設計的早期階段就考慮材料選用和制造工藝，并從概念設計到具體和最終詳細設計階段作為設計內容而加以考慮和確定，如果涉及到使用3D打印工藝，那么3D打印材料設計師可以通過改變材料的韌性、彈性、導電性等性能設計出滿足用戶生產需求的材料。
多材料與功能化
目前的3D打印技術主要是打印單一的材料和制造單獨的零部件，在打印完成之后與其他零部件裝配在從而形成完整的機械或電子產品。多材料3D打印技術的出現，可以同時完成塑料和金屬材料的3D打印，有望一次性制造出完整的產品。
據了解，這類3D打印技術已在電子產品的制造領域得到應用。例如Voxel8 3D打印機，可以在一次打印中交替進行電子產品塑料外殼的打印與金屬導電電路的打印，在打印中可以插入電子元器件并繼續(xù)完成打印，從而一次性實現電子產品的外殼制造與產品內部的電路互聯，直接制造出功能性的電子產品。研發(fā)出可在室溫下進行打印并迅速固化的導電油墨材料是實現這一應用的關鍵。
正在完善的材料標準
美國材料與試驗協會（ASTM）著手開展相關工作，2009年ASTM國際標準組織組建了F42增材制造技術委員會。F42增材制造標準化專委會已做了細致的標準工作。從頂層的標準來說包括：常規(guī)概念、常規(guī)要求、常規(guī)應用。到針對于材料到加工工藝等不同階段和不同分類的一般標準，再到針對每個行業(yè)的特殊需求所適用的特種材料、工藝以及應用的特殊標準。
2011年ISO也成立了針對增材制造的標準化技術委員會TC261 ，同年與ASTM F42簽署合作協議，共同開展增材制造技術領域的標準化工作，并分別于2013年和2015年聯合發(fā)布了三份ISO/ASTM標準，分別從術語定義、坐標系定義、增材制造數據格式（AMF）等方面進行了規(guī)范。
歐洲SASAM增材制造標準化小組聯合了ISO、ASTM以及CEN多方力量并與2015年6月發(fā)布了2015增材制造標準化路線圖。路線圖中除了關于增材制造標準化路線圖的詳細介紹，還闡述了當前歐洲增材制造的優(yōu)劣勢分析，以及當前發(fā)展需要克服的問題。
在我國，全國增材制造標準化技術委員會（TC562）與2016年4月召開成立大會，對口國際標準化組織ISO TC 216，在國家層面上開展增材制造技術標準化工作。目前通過該技術委員會正在制定的標準共有6項，設計增材制造技術術語、文件格式、工藝和材料分類等方面。
更加先進的檢測技術
除了材料標準勢在必行，缺乏完善的測試體系，增材制造很難真正意義上理解材料特性對加工的意義，而依靠目前的測試手段已經不能滿足對增材制造的需要了。
3D打印制品在制備和使用過程中，某些缺陷的產生和擴展是無法避免的。無疑，最好的質量控制是過程中控制，但是對于打印結果的檢測仍是必不可少的。為了達到對復雜零件的檢測，賓州大學采取了計算機X射線斷層成像（X-Ray Computed Tomography）檢測技術，該技術不僅被用于打印零件的檢測，還被用于后處理零件的檢測。
檢測技術的提升將進一步推動對材料及加工工藝的理解，從而進一步提升材料技術的發(fā)展?！?/div>
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