適用于3D打印或增材制造的化合物類型在持續(xù)增長，針對特定3D打印生產(chǎn)工藝而開發(fā)的配方也日益涌現(xiàn)。許多化合物生產(chǎn)商在與3D打印材料專業(yè)供應商和設備制造商合作，以優(yōu)化新材料的性能和工藝。大量這類開發(fā)工作的目標是將3D打印制造技術(shù)提升到新的水平，以期從原型制造過渡到一步完成定制產(chǎn)品的生產(chǎn)，并最終過渡到批量定制階段。

如，利安德巴賽爾（Lyondellbasell）最近推出了Beon3D系列聚丙烯（PP）化合物，目的是實現(xiàn)一步完成復雜的高品質(zhì)3D打印制品的生產(chǎn)。該公司表示，Beon3D材料旨在推動交通、工業(yè)和消費品、建筑和施工等市場采用增材制造技術(shù)。雖然3D打印技術(shù)通常用于生產(chǎn)單件產(chǎn)品，但也適用于批量定制生產(chǎn)。不過，由于工藝上存在困難，聚合物的選擇受到了一定限制。

■3D打印化合物越來越多地被開發(fā)用于批量生產(chǎn)和特定的生產(chǎn)工藝。最新推出的Repsol可用FDM和FFF設備加工

如PP化合物，憑借優(yōu)異的機械性能、抗劃傷性和耐化學性，重量輕和資源效率高的特點，成為許多工業(yè)制件的首選。但這種聚合物不容易用擠出型3D打印工藝如熔融沉積成型（FDM）和熔絲制造（FFF）加工。

■Braskem正與先進的激光材料企業(yè)合作開發(fā)適用于PP粉末，目的是開發(fā)出適用于SLS制造系統(tǒng)的PP粉末

 “普通PP擠出型增材制造工藝面臨的主要挑戰(zhàn)是PP容易在普通打印基材上形成典型的明顯翹曲和粘接問題，”Lyondellbasell公司市場經(jīng)理Joan Miravitles說，“Beon3D系列專為3D打印而設計，可以有效克服上述挑戰(zhàn)。因此，我們?yōu)楣I(yè)客戶提供PP增材制造解決方案，幫助他們盡可能實現(xiàn)快速、精確和可靠的生產(chǎn)?！?/p>

Beon3D產(chǎn)品系列目前專注于線材擠出用增材加工技術(shù)。Miravitles說：“我們專門開發(fā)的材料可采用所有普通3D打印機系統(tǒng)加工，并方便根據(jù)客戶需求進行量產(chǎn)?！?/p>

“擠出型增材制造是一種功能強大且具有成本競爭力的技術(shù)，可采用各種聚合物、特別是聚合物化合物，一步即可完成多種顏色、多種材料組成的功能性零部件的加工。此外，擠出型增材制造還可以極為靈活地加工尺寸范圍廣、批量大小不一的定制部件，因此成為傳統(tǒng)加工技術(shù)的有力補充。其獨特的方式也可以與定制化批量生產(chǎn)相結(jié)合。”Miravitles說道。

Lyondellbasell稱，即使面對批量生產(chǎn)，Beon3D產(chǎn)品也能實現(xiàn)快速、精確和可靠的加工?！癇eon3D產(chǎn)品耐化學、耐高溫，可制造出耐用、低密度的零件，” Miravitlles說道，“因為我們掌握了包括交通、電氣和電子以及建筑和施工在內(nèi)的各個工業(yè)領(lǐng)域的獨特專業(yè)知識，能夠通過Beon3D產(chǎn)品系列為客戶帶去創(chuàng)新高效的3D打印解決方案?！?/p>

光明的未來

雖然PP化合物在3D打印領(lǐng)域的應用屬于新興階段，但領(lǐng)先的增材制造業(yè)專家預測，這種聚合物前景光明。德國弗萊堡大學增材制造專家Rolf Muelhaupt博士認為，將Lyondelbasell的Beon3D PP化合物等與當前的增材制造技術(shù)相結(jié)合，有望為該領(lǐng)域帶來無法想象的材料性能。Rolf Muelhaupt博士表示，通過設計、數(shù)字化和制造相結(jié)合，一步完成可持續(xù)成品的生產(chǎn)已經(jīng)成為現(xiàn)實。

Sapin公司的Repsol還擴大了3D打印用PP化合物的范圍，今年推出的兩種新牌號，可使用FFF和FDM技術(shù)生產(chǎn)具有優(yōu)異機械性能的部件。這兩只新牌號加入了2020年推出的3只牌號系列。

Isplen P3D820FM是一種高礦物填充的中等流動特性聚丙烯，具有剛度高、尺寸穩(wěn)定、翹曲低、抗沖擊性能良好、外觀卓越的優(yōu)點。這種材料還耐紫外線，抗劃傷性能好，適合戶外應用。Repsol Isplen P3D630FV是一種玻纖增強PP，適用于要求抗沖擊性能優(yōu)異、剛度高、變形和收縮性低的應用。也耐紫外線。

針對PP但屬于不同領(lǐng)域的粉體技術(shù)也在開發(fā)中。面向PP以及不同領(lǐng)域用粉末技術(shù)的增材制造用材料領(lǐng)先開發(fā)商Braskem和Advanced Laser Materials（ALM），推出了選擇性激光燒結(jié)（SLS）用工業(yè)3D打印PP粉末。兩家公司于2018年開始合作，專注于開發(fā)SLS用聚烯烴基粉末材料。這種新型PP粉末是雙方合作推出的首款商用產(chǎn)品。

SLS利用激光產(chǎn)生的熱能，逐層選擇性地燒結(jié)聚合物粉末，形成三維立體幾何結(jié)構(gòu)，被用于汽車、航空航天、包裝和消費品等工業(yè)場景。新型PP粉末的推出進一步增強了SLS增材制造工藝的諸多優(yōu)勢，包括更輕的重量、防潮、持久的活鉸接性能、更容易回收、耐化學、更高的加工穩(wěn)定性，斷裂伸長率和柔韌性與注塑PP等級相媲美。

大處入手

生物塑料生產(chǎn)商Natureworks在3D打印領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟已經(jīng)有相當長的時間，其PLA基Ingeo聚合物用線材型打印系統(tǒng)的加工性能不錯。

該公司最新推出的產(chǎn)品Ingeo 3D700是一種為大尺寸3D打印系統(tǒng)而專門制備的非結(jié)晶材料。公司表示，如果用ABS等材料，會因聚合物沉積率太高，從而導致產(chǎn)品過度翹曲；如果用來加工聚烯烴材料或通用PLA等級，則容易出現(xiàn)嚴重收縮。

■用黑色PP（左）和Natureworks的Ingeo 3D700（右）生產(chǎn)的同樣零件的側(cè)壁翹曲差異

“隨著3D打印領(lǐng)域向更大、更復雜應用領(lǐng)域擴展，可以看到特定場合或定制工藝用打印材料的市場需求日增。”NatureWorks 業(yè)務發(fā)展負責人Dan Sawyer說道：“隨著工業(yè)用大尺寸增材制造市場的顯著增長，我們看到開發(fā)新的Ingeo生物聚合物等級材料的機會涌現(xiàn)，其目的是為了最大限度地減少由于大尺寸打印失敗而造成的時間和材料的損失?！?/p>

通常使用含有礦物填料或玻纖、碳纖或纖維素纖維增強的化合物來控制大零件的翹曲，這使得加工更具挑戰(zhàn)性。Natureworks介紹，由于設計Ingeo 3D700樹脂的目的是為了降低收縮，因此在減少增強材料用量的同時，仍然可以獲得高品質(zhì)的大尺寸零件。

在擠出機和大尺寸打印機部件制造商Dyze Design進行的試驗中，Ingeo 3D700比Ingeo 30850（一種現(xiàn)有的Natureworks 3D打印等級材料）表現(xiàn)出更小的收縮、更高的吞吐量?！拔覀兊臏y試表明，使用Ingeo 3D850打印的大尺寸部件的收縮率為1.25%。相比之下，用Ingeo 3D700打印的同樣部件減少了25%的收縮，Dyze公司的首席技術(shù)官Philippe Carrier介紹道：“Ingeo 3D700的吞吐量更高，可以在190℃的低溫下成功打印部件，且不會在零件上看到收縮或翹曲?！?/p>

Natureworks表示，“在美國、亞洲和歐洲市場，有直接打印用Ingeo 3D700樹脂顆粒，或FFF工藝用線材可供?！?/p>

贏創(chuàng)開發(fā)的最新增材制造材料是PEEK基3D打印線材。這種耐高溫、耐化學品的即用型材料據(jù)說特別適合3D打印成要求苛刻的工業(yè)塑料零件，因為這種高性能聚合物可采用常規(guī)擠出型3D打印技術(shù)，如熔絲制造（FFF）或熔融沉積成型（FDM）加工而成。

■Infinam PEEX 9359 F是來自贏創(chuàng)的一款新型PEEK 3D打印線材

贏創(chuàng)的這種新型線材以Infinam PEEK 9359 F的品名推出。這種直徑為1.75mm的天然色PEEK線材，被纏繞在500g線軸上，可用適合PEEK材料的常規(guī)FFF/FDM 3D打印機打印。具有高機械強度、耐水解、與生俱來的阻燃性等。贏創(chuàng)補充說，這種材料非常適合為航空航天、汽車、石油和天然氣行業(yè)生產(chǎn)輕質(zhì)、高性能三維零件。

與不銹鋼相比，Infinam PEEK 9359 F制成的3D零件約減少了80%的重量，硬度提高了30%左右，還具有出色的抗疲勞性能。這些特性相結(jié)合，使得該化合物用途廣泛。此外，Infinam PEEK 9359 F新型樹脂還具有良好的耐磨性、低滑動摩擦性，可長期耐受250℃的溫度，短期工作溫度甚至可達300℃以上。

靈活的選項

贏創(chuàng)與惠普攜手，開發(fā)了一種可3D打印的熱塑性彈性體，用于惠普的多噴嘴融合技術(shù)。該彈性體材料是一種基于熱塑性酰胺（TPA）的柔性高性能特種粉末。兩家公司有著長期的行業(yè)合作關(guān)系，新的彈性體材料針對多噴嘴融合技術(shù)優(yōu)化而成。

■贏創(chuàng)和惠普為惠普多噴嘴融合技術(shù)開發(fā)的3D可打印熱塑性彈性體材料

新的TPA粉末是一種柔性、輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，密度1.01，邵氏A硬度91。這種高性能粉末用于生產(chǎn)功能性高科技3D塑料零件原型以及需要高延展性和能量回收的系列產(chǎn)品。贏創(chuàng)列舉的主要實例包括運動器材和汽車部件。

為了貫徹對增材制造業(yè)的承諾，不久前，贏創(chuàng)在德克薩斯州奧斯汀開設了新的3D打印技術(shù)中心。該公司表示，該中心將在其全球創(chuàng)新網(wǎng)絡中發(fā)揮關(guān)鍵作用，它將開發(fā)基于2019年收購的結(jié)構(gòu)化聚合物技術(shù)（ Structured Polymers technology ）、可直接用于粉末床融合技術(shù)加工的材料。新結(jié)構(gòu)聚合物技術(shù)中心包含配有3D打印機的應用技術(shù)實驗室、加工區(qū)、研發(fā)實驗生產(chǎn)室、相關(guān)辦公區(qū)以及會議室。

■線材是3D打印材料中最受歡迎的材料形式之一，但根據(jù)Ampacet的說法，生產(chǎn)給配方商和生產(chǎn)商帶來了計量方面的特定挑戰(zhàn)

結(jié)構(gòu)聚合物技術(shù)以聚合物顆粒為基礎，按照不同步驟加工成粉末材料。聚合物粉末可以制備成直徑范圍介于0.1μm-400μm的可控粒度。第一種即用型粉末材料是基于共聚聚酯的兩種熱塑性彈性體材料，于2019年底投放市場。這兩種材料均具高彈性、高柔韌性以及良好的回彈性，打印成部件后，保持了韌度和韌性，表面質(zhì)量優(yōu)秀。

另外，贏創(chuàng)還通過旗下的風險投資部門收購了中國企業(yè)聯(lián)合科技（Union Tech）的少數(shù)股權(quán)。這家總部位于上海的公司活躍于光固化成型（SLS）3D打印領(lǐng)域。在SLS工藝中，零部件從光固化液體樹脂浴中“拉出”，用激光或顯示光源逐層固化光聚合物，形成三維產(chǎn)品。