2017年是3D打印迅猛發(fā)展的一年，從米其林首款3D打印概念輪胎Vision的亮相，到阿迪達(dá)斯宣布推出全球首款可量產(chǎn)3D打印運(yùn)動(dòng)鞋——Futurecraft 4D，到我國(guó)首次成功應(yīng)用3D打印鈦合金零件的干線民用飛機(jī)C919首飛成功，再到世界首個(gè)3D打印卵巢讓母鼠成功生出健康小鼠，實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域里程碑式突破……3D在快速發(fā)展的同時(shí)也一次次帶給我們驚喜。
去年6月，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)《國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，增材制造裝備制造首次作為獨(dú)立的行業(yè)列入其中，政策表明，3D打印已從一種利基技術(shù)發(fā)展為生產(chǎn)獨(dú)特產(chǎn)品的行業(yè)。在本期，本刊編輯將從3D打印材料入手，與讀者分享近一年國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)及企業(yè)在3D打印塑料材料方面的研發(fā)狀況，以及去年以來(lái)部分化工企業(yè)在3D打印領(lǐng)域的發(fā)展情況。
3D打印材料研發(fā)層出不窮
◆3D打印聚砜模助力降低成本提效率
在去年，美國(guó)Thermwood公司、應(yīng)用復(fù)合材料工程公司（ACE）、Techmer PM公司和普渡大學(xué)復(fù)合材料制造及模擬中心共同合作生產(chǎn)了直升機(jī)復(fù)合材料部件，部件生產(chǎn)采用了通過(guò)3D打印出來(lái)的聚砜（PSU）模。
聚砜模及其成型部件在田納西AM2017增材制造大會(huì)上得以展示。據(jù)悉，該聚砜模的玻璃化溫度高達(dá)372 F，因此，能夠在高達(dá)350 F環(huán)境下加工部件，該溫度值足夠加工目前95%左右的復(fù)合材料部件。此外，Thermwood表示，通過(guò)增材制造可降低34％的成本，勞動(dòng)時(shí)間減少69％。消息稱，合作方還計(jì)劃評(píng)估制造聚醚砜（PES）模具，因?yàn)榫勖秧靠稍诟叩臏囟认录庸ず妥鳂I(yè)。
◆俄科學(xué)家首創(chuàng)全新綠色3D打印材料
在剛過(guò)去的12月里，據(jù)《俄羅斯報(bào)》報(bào)道，俄羅斯化學(xué)家發(fā)明了一種全新的3D打印材料，其本質(zhì)是由大氣中的二氧化碳和水在陽(yáng)光的作用下合成纖維素，科學(xué)家用這種纖維素制成獨(dú)特的PEF材料，3D打印機(jī)可用它打出各種產(chǎn)品。
這項(xiàng)世界首創(chuàng)的研究成果來(lái)自俄羅斯科學(xué)院有機(jī)化學(xué)研究所。根據(jù)其發(fā)布的消息，制備出的聚合物表現(xiàn)出較高的化學(xué)穩(wěn)定性和耐氧化性，對(duì)化學(xué)溶劑也具有耐受性，在自然環(huán)境下不分解，而且可以多次重復(fù)使用。由于這種聚合物制成的產(chǎn)品具備較好的耐用性，因此它的應(yīng)用范圍將會(huì)非常廣泛。
◆RepRap開(kāi)發(fā)可在室溫下液態(tài)打印的PU材料
去年8月，德國(guó)FDM 3D打印機(jī)專家RepRap宣布與德國(guó)材料公司ebalta Kunststoff合作，為RepRap的液體增材制造（LAM）工藝開(kāi)發(fā)一種新型聚氨酯（PU）材料配方。由于化學(xué)交聯(lián)，這種3D打印材料具有各向同性，它能在室溫狀態(tài)下進(jìn)行液體打印，消除了FDM 3D打印機(jī)上的典型熔融過(guò)程。
這種PU材料最吸引人的地方在于它的靈活性。據(jù)介紹，它有一個(gè)“從軟到硬”的廣泛性能，適用于制造“原型”或“消費(fèi)品的功能性模型”。用這種材料制成的打印件力學(xué)性能與注塑件相當(dāng)，同時(shí)還能打印出比注塑件更復(fù)雜的部件。RepRap表示，這種聚氨酯具有優(yōu)異的力學(xué)性能，適用于特殊應(yīng)用，如那些需要高度耐磨性的應(yīng)用，這意味著它幾乎適用于所有行業(yè)，尤其是汽車、航空和建筑業(yè)。
◆Unitika開(kāi)發(fā)可在打印后用手重塑的3D打印線材
去年，日本先進(jìn)材料和化學(xué)公司Unitika開(kāi)發(fā)了一種熱敏3D打印線材，由于這種聚合物在人體溫度下就能軟化，因此人們可以用手重塑該線材打印的物體。開(kāi)發(fā)這種熱敏線材有很大的意義，如Torc2這樣的醫(yī)療設(shè)備制造商正在探索使用低溫線材生產(chǎn)特殊的3D打印夾板，使醫(yī)生可以直接在病人身上重塑這些夾板，另外一些公司也正在探索類似的技術(shù)。
Unitika并沒(méi)有提及此種新材料的醫(yī)療應(yīng)用，但強(qiáng)調(diào)了這種聚合物線材的多功能性，并表示創(chuàng)客可以在打印后進(jìn)行“精細(xì)的調(diào)整”和“用手進(jìn)行精確、細(xì)致的加工”。這種有趣的特性為模型和藝術(shù)作品開(kāi)辟了非常多的可能性。此外，Unitika表示，在高溫下（沸水或電烤箱）模型的形狀可以永久固定下來(lái)。Unitika還聲稱這種線材能順利進(jìn)入擠出機(jī)，不會(huì)斷裂或變軟。
Unitika計(jì)劃在今年商業(yè)化推出此款3D打印材料，生產(chǎn)線材直徑為1.75毫米，可接受打印溫度在190-220°C之間，打印床的溫度則不能超過(guò)45°C。
化工企業(yè)也來(lái)分一杯羹
◆巴斯夫成立3D 打印公司
去年9月，巴斯夫3D打印解決方案有限公司在位于德國(guó)海德堡的InnovationLab GmbH的基地內(nèi)成立。作為巴斯夫新業(yè)有限公司旗下的全資子公司，新公司主要致力于建立和拓展3D打印材料、系統(tǒng)解決方案、組件和服務(wù)等業(yè)務(wù)，主要面向希望在工業(yè)生產(chǎn)中使用3D打印的客戶，如汽車制造、航空和消費(fèi)品等行業(yè)。為了開(kāi)發(fā)和測(cè)試各種解決方案，新公司還將接管并擴(kuò)建巴斯夫新業(yè)有限公司旗下屬于Deutsche Nanoschicht公司在海德堡的3D打印應(yīng)用技術(shù)中心。
為增強(qiáng)3D打印業(yè)務(wù)，除成立新公司外，巴斯夫新業(yè)有限公司還收購(gòu)了總部位于荷蘭埃曼的線材生產(chǎn)商Innofil3D的全部股權(quán)。作為業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的高價(jià)值定制線材（細(xì)長(zhǎng)的塑料纖維）生產(chǎn)商，該公司的熱塑性線材將進(jìn)一步完善巴斯夫3D打印產(chǎn)品組合。通過(guò)此次收購(gòu)，巴斯夫進(jìn)一步完善了價(jià)值鏈的布局，這使巴斯夫不僅能提供用于3D打印的塑料顆粒，還可深入到下一加工層面——線材。
此外，早前巴斯夫就已入駐惠普的材料平臺(tái)。據(jù)了解，惠普的平臺(tái)是為豐富3D打印的材料供應(yīng)，通過(guò)擴(kuò)大可用材料調(diào)色板和擴(kuò)大供應(yīng)商范圍來(lái)鼓勵(lì)廣泛使用3D打印技術(shù)。目前惠普材料生態(tài)系統(tǒng)已包括阿科瑪、巴斯夫、贏創(chuàng)、漢高、萊曼&沃斯等在內(nèi)的眾多領(lǐng)先品牌。
◆科萊恩正式推出3D打印業(yè)務(wù)
在剛過(guò)去的12月里，特種化學(xué)品全球領(lǐng)導(dǎo)者科萊恩宣布推出全新3D打印業(yè)務(wù)，以滿足快速變化的3D打印市場(chǎng)對(duì)高品質(zhì)及定制3D打印線材的需求。由于科萊恩在使用顏料、添加劑和色母粒為廣泛終端市場(chǎng)應(yīng)用定制聚合物方面具備多年的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，因此科萊恩3D打印新業(yè)務(wù)也將充分利用這方面的經(jīng)驗(yàn)，提供高品質(zhì)的3D打印線材及定制解決方案。
科萊恩 3D 打印線材
得益于科萊恩在材料、應(yīng)用以及生產(chǎn)方面具有專業(yè)的知識(shí)及豐富的經(jīng)驗(yàn)，使其能夠與客戶緊密合作，選擇合適的聚合物、添加劑和著色劑，以滿足終端使用部件所需的特殊性能。除定制材料外，科萊恩還提供全線優(yōu)質(zhì)常規(guī)材料，此外，科萊恩生產(chǎn)的3D打印材料可提供靈活可選的批量規(guī)格，能夠滿足客戶的特定需求。
◆杜邦3D打印線材開(kāi)始在中國(guó)區(qū)域發(fā)售
12月，杜邦也宣布消息稱，將通過(guò)深圳光華偉業(yè)股份有限公司（eSUN易生）向中國(guó)客戶發(fā)售用于3D打印的杜邦™Hytrel®熱塑性彈性體和杜邦™Zytel®尼龍線材。其中Hytrel® 3D打印材料具有高柔韌性、高耐熱性和耐化學(xué)腐蝕性的同時(shí)兼具高強(qiáng)度和持久性，供客戶靈活制造所需部件，使用Hytrel®規(guī)格材料打印出的部件，其全方面機(jī)械性能均可與注塑產(chǎn)品相媲美?？蛻暨€能使用Zytel® 3D1000FL材料制造高強(qiáng)度的硬質(zhì)功能性部件，采用Zytel®材料打印的部件具有超高強(qiáng)度及熱變形溫度，翹曲度和濕度敏感性低，同時(shí)表面也相當(dāng)美觀。
杜邦高性能材料事業(yè)部大中華區(qū)業(yè)務(wù)總監(jiān)曾清樹(shù)先生表示，杜邦最新推出的3D打印線材產(chǎn)品能滿足中國(guó)3D打印行業(yè)快速增長(zhǎng)的需求。杜邦3D打印產(chǎn)品可以讓用戶享受3D打印技術(shù)帶來(lái)的種種便利，包括：更大的產(chǎn)品設(shè)計(jì)自由度、減重、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期等，大幅提升功能性樣件制作、部件生產(chǎn)、加工和定制的效率。這些可應(yīng)用于汽車、電子、運(yùn)動(dòng)鞋材、耐用消費(fèi)品等各行業(yè)領(lǐng)域。
◆漢高將建新廠繼續(xù)開(kāi)發(fā)3D打印專用粘合劑
2016年，德國(guó)漢高(Henkel)開(kāi)始為3D打印應(yīng)用研發(fā)專用粘合劑，由此正式與3D打印結(jié)緣。而在去年，為進(jìn)一步拓展3D打印粘合劑的研發(fā)業(yè)務(wù)，這一全球知名的化工巨頭再次向前邁進(jìn)，宣布將斥資數(shù)百萬(wàn)歐元在愛(ài)爾蘭的塔拉特建設(shè)一座3D打印工廠。
根據(jù)漢高發(fā)布的消息，該工廠會(huì)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)專用于SLA(光固化)、DLP(數(shù)字光處理)和CDLP等工業(yè)級(jí)聚合物3D技術(shù)的材料，此外還會(huì)同步研發(fā)用于產(chǎn)品后處理的材料。值得一提的是，除了光敏樹(shù)脂，漢高還計(jì)劃開(kāi)發(fā)用于其它3D打印技術(shù)的材料，比如最常見(jiàn)的熔融沉積(FDM)所需的線材，以及更高級(jí)的選擇性激光燒結(jié)(SLS)所需的粉末。另外，漢高還計(jì)劃繼續(xù)開(kāi)發(fā)熱熔粘合劑，這種化學(xué)品在3D打印汽車零部件、醫(yī)療設(shè)備等方面都有著很大用途。
結(jié)語(yǔ)
3D打印技術(shù)目前正迅速發(fā)展，由市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)沃勒斯發(fā)布的報(bào)告可知：過(guò)去7年3D打印全球年平均增長(zhǎng)率超過(guò)28%，2017年全球總銷售額達(dá)60.63億美元。展望未來(lái)，3D打印市場(chǎng)還將進(jìn)一步擴(kuò)大，技術(shù)的應(yīng)用范疇也將越來(lái)越廣，期待未來(lái)3D打印帶來(lái)更多驚喜。
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