與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比3D打印不必事先制造模具，不必在制造過(guò)程中去除大量的材料，也不必通過(guò)復(fù)雜的鍛造工藝就可以得到最終產(chǎn)品。因此，在生產(chǎn)上可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、節(jié)約材料和節(jié)省能源。3D打印技術(shù)適合于新產(chǎn)品開發(fā)快速單件及小批量零件制造，復(fù)雜形狀零件的制造、模具的設(shè)計(jì)與制造等、也適合于難加工材料的制造、外形設(shè)計(jì)檢查、裝配檢驗(yàn)和快速反求工程等。因此，3D打印產(chǎn)業(yè)受到了國(guó)內(nèi)外越來(lái)越廣泛的關(guān)注、將成為下一個(gè)具有廣闊發(fā)展前景的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。
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材料是3D打印的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是當(dāng)前制約3D打印發(fā)展的瓶頸，這里簡(jiǎn)要介紹當(dāng)前３Ｄ打印材料的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題。
3D打印材料3D打印材料是3D打印技術(shù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，在某種程度上，材料的發(fā)展決定著3D打印能否有更廣泛的應(yīng)用。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、金屬材料和陶瓷材料等。除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、細(xì)胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印領(lǐng)域得到了應(yīng)用。3D打印所用的這些原材料都是專門針對(duì)3D打印設(shè)備和工藝而研發(fā)的，與普通的塑料、石膏、樹脂等有所區(qū)別、其形態(tài)一般有粉末狀，絲狀、層片狀、液體狀等。通常，根據(jù)打印設(shè)備的類型及操作條件的不同，所使用的粉末狀3D打印材料的粒徑為1-100um不等,為了使粉末保持良好的流動(dòng)性，一般要求粉末要具有高球。
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1、工程塑料
工程塑料指被用做工業(yè)零件或外殼材料的工業(yè)用塑料是強(qiáng)度、耐沖擊性、耐熱性、硬度及抗老化性均優(yōu)的塑料。工程塑料是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的一類3D打印材料，常見的有ABS類材料、PC類材料、尼龍類材料等。ABS材料是FusedDepositionModelingFDM熔融沉積造型，快速成型工藝常用的熱塑性工程塑料具有強(qiáng)度高、韌性好、耐沖擊等優(yōu)點(diǎn)、正常變形溫度超過(guò)90°C 可進(jìn)行機(jī)械加工、鉆孔、攻螺紋、噴漆及電鍍。
ABS材料的顏色種類很多如象牙白、白色、黑色、深灰、紅色、藍(lán)色、玫瑰紅色等。在汽車、家電、電子消費(fèi)品領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。
PC材料是真正的熱塑性材料具備工程塑料的所有特性、高強(qiáng)度、耐高溫、抗沖擊、抗彎曲可以作為最終零部件使用。使用PC材料制作的樣件，可以直接裝配使用，應(yīng)用于交通工具及家電行業(yè)，PC材料的顏色比較單一，只有白色，但其強(qiáng)度比ABS材料高出60％左右，具備超強(qiáng)的工程材料屬性，廣泛應(yīng)用于電子消費(fèi)品、家電、汽車制造、航空航天、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。
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尼龍玻纖是一種白色的粉末，與普通塑料相比、其拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度有所增強(qiáng)、熱變形溫度以及材料的模量有所提高、材料的收縮率減小、但表面變粗糙、沖擊強(qiáng)度降低。材料熱變形溫度為110℃。主要應(yīng)用于汽車、家電、電子消費(fèi)品領(lǐng)域。
PC/ABS材料是一種應(yīng)用最廣泛的熱塑性工程塑料。PC/ABS具備了ABS的韌性和PC材料的高強(qiáng)度及耐熱性，大多應(yīng)用于汽車家電及通信行業(yè)。使用該材料配合FORTUS設(shè)備制作的樣件強(qiáng)度比傳統(tǒng)的FDM系統(tǒng)制作的部件強(qiáng)度高出60%左右，所以使用PC/ABS能打印出包括概念模型功能原型,制造工具及最終零部件等熱塑性部件。
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2、光敏樹脂
光敏樹脂即UltravioletRaysUV樹脂由聚合物單體與預(yù)聚體組成，其中加有光紫外光引發(fā)劑或稱為光敏劑．在一定波長(zhǎng)的紫外光250-300nm照射下能立刻引起聚合反應(yīng)完成固化．光敏樹脂一般為液態(tài) 可用于制作高強(qiáng)度 耐高溫 防水材料．目前，研究光敏材料3D打印技術(shù)的主要有美3DSystem公司和以色列Object公司。常見的光敏樹脂有Somosnext材料，樹脂Somos11122材料、Somos19120材料和環(huán)氧樹脂．
3、橡膠類材料
橡膠類材料具備多種級(jí)別彈性材料的特征 這些材料所具備的硬度 斷裂伸長(zhǎng)率 抗撕裂強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度 使其非常適合于要求防滑或柔軟表面的應(yīng)用領(lǐng)域。3D打印的橡膠類產(chǎn)品主要有消費(fèi)類電子產(chǎn)品 醫(yī)療設(shè)備以及汽車內(nèi)飾、輪胎、墊片等．
4、金屬材料
近年來(lái)，3D打印技術(shù)逐漸應(yīng)用于實(shí)際產(chǎn)品的制造。其中，金屬材料的3D打印技術(shù)發(fā)展尤其迅速．在國(guó)防領(lǐng)域 歐美發(fā)達(dá)國(guó)家非常重視3D打印技術(shù)的發(fā)展 不惜投入巨資加以研究 而3D打印金屬零部件一直是研究和應(yīng)用的重點(diǎn)，3D打印所使用的金屬粉末一般要求純凈度高 球形度好 粒徑分布窄 氧含量低． 目前應(yīng)用于3D打印的金屬粉末材料主要有鈦合金 鈷鉻合金 不銹鋼和鋁合金材料等 此外還有用于打印首飾用的金 銀等貴金屬粉末材料．
鈦是一種重要的結(jié)構(gòu)金屬 鈦合金。因具有強(qiáng)度高 耐蝕性好 耐熱性高等特點(diǎn)而被廣泛用于制作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)部件 以及火箭 導(dǎo)彈和飛機(jī)的各種結(jié)構(gòu)件。
合金它的抗腐蝕性能和機(jī)械性能都非常優(yōu)異 用其制作的零部件強(qiáng)度高、耐高溫。采用3D打印技術(shù)制造的鈦合金和鈷鉻合金零部件、強(qiáng)度非常高、尺寸精確、能制作的最小尺寸可達(dá)1mm，而且其零部件機(jī)械性能優(yōu)于鍛造工藝。
不銹鋼以其耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)和酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕性介質(zhì)腐蝕而得到廣泛應(yīng)用。不銹鋼粉末19是金屬3D打印經(jīng)常使用的一類性價(jià)比較高的金屬粉末材料。3D打印的不銹鋼模型具有較高的強(qiáng)度而且適合打印尺寸較大的物品。
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5、陶瓷材料
陶瓷材料具有高強(qiáng)度、高硬度、耐高溫、低密度、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐腐蝕等優(yōu)異特性，在航空航天、汽車、生物等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。但由于陶瓷材料硬而脆的特點(diǎn)使其加工成形尤其困難，特別是復(fù)雜陶瓷件需通過(guò)模具來(lái)成形．模具加工成本高 開發(fā)周期長(zhǎng)難以滿足產(chǎn)品不斷更新的需求。
3D打印用的陶瓷粉末是陶瓷粉末和某一種粘結(jié)劑粉末所組成的混合物，由于粘結(jié)劑粉末的熔點(diǎn)較低激光燒結(jié)時(shí)只是將粘結(jié)劑粉末熔化而使陶瓷粉末粘結(jié)在一起。在激光燒結(jié)之后 需要將陶瓷制品放入到溫控爐中，在較高的溫度下進(jìn)行后處理，陶瓷粉末和粘結(jié)劑粉末的配比會(huì)影響到陶瓷零部件的性能。粘結(jié)劑份量越多 燒結(jié)比較容易 但在后置處理過(guò)程中零件收縮比較大，會(huì)影響零件的尺寸精度．粘結(jié)劑份量少則不易燒結(jié)成形．顆粒的表面形貌及原始尺寸對(duì)陶瓷材料的燒結(jié)性能非常重要、陶瓷顆粒越小、表面越接近球形陶瓷層的燒結(jié)質(zhì)量36，陶瓷粉末在激光直接快速燒結(jié)時(shí)液相表面張力大、在快速凝固過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力 從而形成較多微裂紋。目前,陶瓷直接快速成形工藝尚未成熟 國(guó)內(nèi)外正處于研究階段，還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)商品化。
6、其他
3D打印材料除了上面介紹的3D打印材料外，目前用到的還有彩色石膏材料、人造骨粉 細(xì)胞生物原料以及砂糖等材料．彩色石膏材料是一種全彩色的3D打印材料、是基于石膏的、易碎、堅(jiān)固且色彩清晰的材料．基于在粉末介質(zhì)上逐層打印的成型原理。3D打印成品在處理完畢后，表面可能出現(xiàn)細(xì)微的顆粒效果。外觀很像巖石，在曲面表面可能出現(xiàn)細(xì)微的年輪狀紋理。因此，多應(yīng)用于動(dòng)漫玩偶等領(lǐng)域，3D打印技術(shù)與醫(yī)學(xué) 組織工程相結(jié)合可制造出藥物，人工器官等用于治療疾病。 加拿大目前正在研發(fā)骨骼打印機(jī)，利用類似噴墨打印機(jī)的技術(shù)，將人造骨粉轉(zhuǎn)變成精密的骨骼組織，打印機(jī)會(huì)在骨粉制作的薄膜上噴灑一種酸性藥劑 使薄膜變得更堅(jiān)硬。