南極熊導讀：根據 Wohlers 2022年發布的最新數據，增材制造行業在 2021年增長了19.5%, 而聚合物粉末材料（主要是尼龍、TPU等）占據了3D行業材料市場的16%，出貨量首次超過了光敏樹脂材料。這意味著3D打印技術開始從原型驗證應用進化到生產級應用，漸入佳境。

作為全球3D打印材料的龍頭廠商之一，巴斯夫對于這一變化趨勢有著怎樣的感受和理解?巴斯夫的熱塑性聚氨酯 (TPU) 材料在市場端的應用情況怎么樣？2022年4月，南極熊專訪了巴斯夫3D打印解決方案亞太區業務及運營總監陳立博士。

△巴斯夫3D打印解決方案亞太區業務及運營總監陳立博士

巴斯夫熱塑性聚氨酯 (TPU) 3D打印材料體系

熱塑性聚氨酯 (TPU) 是聚氨酯材料中的一員，具有許多特性，包括彈性、透明度以及耐油和耐磨性。TPU 有許多應用，包括汽車儀表板、腳輪、電動工具、體育用品、醫療設備、傳動帶、鞋類、充氣筏、手機和鍵盤保護器等。

陳立博士表示：“巴斯夫是世界上主要的TPU供應商之一，旗下聚氨酯品牌Elastollan?在塑料行業中具有較高的知名度。Elastollan?系列的硬度范圍相比較一般的TPU更寬，在Shore 32A-Shore 83D之間，可為客戶提供多種硬度與彈性的高性能、可持續的解決方案。”

巴斯夫把在TPU領域數十年的專業技術及經驗積累應用在3D打印行業上，開發了針對SLS、MJF以及FFF技術的多種3D打印TPU材料產品，滿足不同應用場景的需求。
 
△Ultrasint?TPU 88A粉末（適用于SLS技術，現提供白色和黑色兩種規格）

在聚合物粉末產品線上，巴斯夫 Ultrasint? TPU 粉末完美適應Multi Jet Fusion (MJF) 和選擇性激光燒結 (SLS)技術：

• Ultrasint? TPU01 是專為 惠普 (HP) 5200 系列MJF打印機設計的多用途 TPU 粉末，可提供強大、靈活和耐用的零件性能，以及出色的表面質量和細節水平，可實現近100%的材料重復使用性，非常適合于晶格結構的應用進行批量生產。

• Ultrasint?TPU 88A 在任何SLS設備上都能非常容易、穩定地打印，具有高減震性、優異的回彈性能以及良好的抗疲勞性能。

另外，使用這兩種TPU粉末打印的零件都可以很方便的地進行化學熏拋、染色和涂層處理。

更重要的是，使用Ultrasint?TPU 粉末打印的零件已經過廣泛測試，包括皮膚接觸 ISO 10993-10 和 ISO 10993-5測試、耐水解性測試、紫外穩定性測試，揮發性化合物測試、耐疲勞測試等，可直接與人體進行接觸，滿足汽車、消費品、醫療等行業的嚴苛要求。

△Ultrasint?TPU 01材料打印的鞋中底

同時，巴斯夫Forward AM的Ultracur3D? Coat F涂層，為Ultrasint? TPU打印件的后處理提供了完美的解決方案。該涂層不僅對彈性基底具有優異的附著力，而且耐磨損、極具彈性，有效提高了打印件的觸感以及耐用性和柔韌性。

△Ultrafuse? TPU85A線材

在FFF技術上，巴斯夫Ultrafuse? TPU系列線材也是基于成熟的熱塑性聚氨酯材料 Elastollan?，可確保最大可靠性、穩定的產品質量和成本效率。

• Ultrafuse? TPU 64D 是柔性線材系列中硬度最高的彈性體，非常適合用于需要耐沖擊、耐磨損、抗撕裂的剛性零件的工業應用，是橡膠和 ABS 的絕佳替代品。

• Ultrafuse? TPU 95A可實現快速、輕松地打印，是實現耐磨損、抗撕裂應用的絕佳選擇。

• Ultrafuse? TPU 85A打印出的零件具有斷裂伸長率高、層間附著力強、良好的耐油性及工業用化學品耐受性等優點，使其有別于市面同類產品。

巴斯夫TPU 3D打印材料需求強勁增長

陳立博士向南極熊表示：“巴斯夫Forward AM過去一年的業績顯示出強勁的增長，遠高于行業的增長數據。巴斯夫Forward AM的Ultrasint? 聚合物粉末包括PA11系列、PA6系列、TPU系列以及PP系列, 2021年，TPU系列產品呈現很好的增長趨勢，增長速度優于其他系列的產品。”

△使用巴斯夫Ultrasint? TPU01打印的晶體結構的躺椅（圖源：裕克施樂）

巴斯夫的TPU材料目前支持的3D打印設備包括： 

• Ultrasint? TPU01只用于惠普HP Multi Jet Fusion 5200及5210系列打印機；

• Ultrasint? TPU 88A 適用于絕大部分的SLS機器，如華曙、盈普、EOS,  XYZ printing 等；

• Ultrafuse? TPU 64D硬度高，適用于市面上絕大部分FFF技術打印機；

• Ultrafuse? TPU95D 系列適用于大部分的直接驅動打印機和鮑登式打印機，如Raise3D、Ultimaker、創想三維、Prusa、BCN等；

• Ultrafuse? TPU85A材料偏軟，更適用于直接驅動系統的3D打印機。
  

巴斯夫Forward AM目前通過多渠道向客戶提供優質的產品及服務，包括直銷、代理商渠道銷售、打印機生產商合作銷售等。

3D打印TPU應用大勢已來

陳立博士表示：“近年來，巴斯夫與合作伙伴一起探討TPU在3D打印行業的應用，推出了眾多創新的解決方案，覆蓋汽車、消費品、醫療、工業和機器人等行業。我們希望通過這些探索，打開TPU在3D打印行業的應用市場，滿足更多工業級的應用需求。”

消費品行業

美國職業橄欖球聯盟大賽的獲獎頭盔
美式足球頭盔品牌Xenith使用巴斯夫Ultrasint? TPU01粉末以及Ultracur3D? Coat F后處理涂層方案，設計出具有3D打印晶格結構的頭盔，可以有效減震，極大地提高了頭盔的舒適性與安全性。該創新應用獲得了美國職業橄欖球聯盟頭盔挑戰賽高額獎金。

△3D打印晶格結構的頭盔

滑雪鏡
德國領先的聚合物增材制造專家裕克施樂使用巴斯夫Forward AM的高性能彈性材料Ultrasint? TPU01打造基于晶格結構的新型滑雪護目鏡，能有效提高滑雪愛好者的佩戴舒適度，起到防震效果，以防發生意外。

△基于晶格結構的新型滑雪護目鏡

背包襯墊
德國領先的聚合物增材制造專家裕克施樂使用巴斯夫Forward AM的高性能彈性材料Ultrasint? TPU01 3D 打印具有晶格結構的新型背包襯墊，能最大限度地提高背墊的緩沖性能和佩戴者的舒適度。
 
△具有晶格結構的新型背包襯墊

交通行業

汽車座椅
巴斯夫Forward AM聯合惠普以及裕克施樂打印具有晶格結構的汽車座椅，能實現輕量化設計并提供符合人體工程學的定制化設計，實現卓越的舒適性。由于與傳統的成型方法不同，不需要注塑或者發泡，裝配過程中的零件數量及其復雜性減少，能顯著縮短產品開發和制造運營的交貨時間。

△具有晶格結構的汽車座椅

摩托車鞍座
法國增材制造和塑料注塑領域的領先企業 Erpro 使用虛擬技術進行晶格結構設計并使用巴斯夫Forward AM高性能聚合物粉末 Ultrasint? TPU01以及Ultracur3D? Coat F柔性涂層開發了一款高度個性化的摩托車鞍座。

△個性化的摩托車鞍座

工業行業

協作機器人

巴斯夫Forward AM 與裕克施樂合作，通過在協作機器人的關節周圍包裹上輕薄、高減震性的第二層“皮膚” RoboSkin，可以使人在零安全風險的環境中和協作機器人一同工作，制造商也能同時持續保持高水平的生產效率。

△協作機器人 Kuka iiwa 裝上了由 Ultrasint? TPU01 打印而成的點陣結構 RoboSkin（圖片來源：裕克施樂）

陳立博士表示：“為了支持中國區的客戶使用TPU 3D打印材料進行應用創新，巴斯夫Forward AM增材制造技術中心可為客戶提供樣件打印服務，滿足客戶使用TPU材料進行打印測試，驗證實際應用效果的需求 。”

南極熊評論

類似尼龍、TPU等高性能聚合物材料3D打印出來的零部件，除了在原型驗證手辦領域的廣泛應用之外，還在終端應用市場發揮出巨大的潛力——人們發現不但它可以把復雜的新設計制造成產品，而且還大大提升了某些核心性能。隨著設備和材料價格的下降、打印效率的提升，產品成本和產品性能一旦達到某個平衡點，高性能聚合物材料3D打印將有望大批量廣泛應用開來。