3d打印材料ansys的案例
3D打印入門(mén)必讀篇（一）：3D打印材料有哪些？
想要更好的了解3D打印，3D打印材料也是不可或缺的一部分，因?yàn)?em>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，很多人都知道PLAABS光敏樹(shù)脂是3D打印材料，對(duì)于尼龍、金屬、玻璃這些材料是模糊的，也許只是偶然聽(tīng)過(guò)金屬3D打印機(jī)，但是知道的并不多，或者說(shuō)直接不知道，今天給大家科普下迄今為止最受歡迎的3D打印材料有哪些？同時(shí)，請(qǐng)大家給這篇文章作為3D打印入門(mén)的必修課之一。
目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏樹(shù)脂、橡膠類(lèi)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(mén)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(shù)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(lèi)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1～100μm不等，而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形度。
常見(jiàn)3D打印材料有：
?、貯BS塑料
ABS是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將PS，SAN，BS的各種性能有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)，兼有韌、硬、剛的特性。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。
ABS塑料一般是不透明的，外觀呈淺象牙色、無(wú)毒、無(wú)味，有極好的沖擊強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化學(xué)藥品性、染色性，成型加工和機(jī)械加工都比較好。
?、赑LA塑料
PLA（聚乳酸）是一種新型的生物降解材料，使用可再生的植物資源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。
展開(kāi) 提供3D打印材料與解決方案，助力3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展
安田新材料致力于探索增材制造的創(chuàng)新應(yīng)用，為客戶提供提供3D打印綜合材料解決方案。其推出的3D打印綜合材料解決方案將材料專業(yè)知識(shí)與增材制造能力相結(jié)合，為終端客戶提供增材制造高性能材料和解決方案。
憑借高分子材料開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)，以及包括增材制造設(shè)計(jì)（DfAM）、原型設(shè)計(jì)、按需生產(chǎn)和后期處理在內(nèi)的廣泛服務(wù)內(nèi)容，安田新材料有能力成為您的合作開(kāi)發(fā)伙伴，助您應(yīng)對(duì)來(lái)自3D打印方面的挑戰(zhàn)。
建立光敏樹(shù)脂材料協(xié)同創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室
安田新材料攜手廈門(mén)數(shù)字智造工業(yè)研究院共同建立光敏樹(shù)脂材料協(xié)同創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)整合雙方在高性能 3D 打印材料上的專知與深厚的行業(yè)積累，以及在3D打印設(shè)計(jì)與服務(wù)上的優(yōu)勢(shì)，為客戶提供綜合的 3D 打印解決方案。
安田新材料與廈門(mén)數(shù)字智造工業(yè)研究院將把光敏樹(shù)脂材料協(xié)同創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室打造為材制造行業(yè)的關(guān)鍵樞紐，為客戶提供端對(duì)端的全面服務(wù)，從咨詢、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證到最終零部件打印，增強(qiáng)我們與客戶共同創(chuàng)新的能力。
健全的3D打印光敏樹(shù)脂產(chǎn)品線
安田新材料已經(jīng)具備健全的3D打印光敏樹(shù)脂產(chǎn)品線：牙科專用3D打印光敏樹(shù)脂、功能型3D打印光敏樹(shù)脂、通用型3D打印光敏樹(shù)脂。
牙科鑄造樹(shù)脂
通用型3D打印光敏樹(shù)脂
功能型3D打印光敏樹(shù)脂
目前，安田新材料仍在持續(xù)不斷地開(kāi)發(fā)3D打印材料，進(jìn)一步豐富增材制造材料選擇的多樣性。
以客戶為中心，通過(guò)創(chuàng)新推動(dòng)3D打印規(guī)?；瘧?yīng)用
憑借安田新材料在光敏樹(shù)脂上的豐富經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)專知，研發(fā)團(tuán)隊(duì)可以直接與客戶保持緊密聯(lián)系，深入探討3D打印方面的應(yīng)用。
3D打印技術(shù)已是大部分國(guó)家較受關(guān)注的新興技術(shù)之一，但是3D打印技術(shù)還存在某些局限性。
展開(kāi) 金屬3D打印的最佳實(shí)踐(一)：NASA新材料3D打印工藝開(kāi)發(fā)備忘錄
采用3D打印制造火箭發(fā)動(dòng)機(jī)部件已經(jīng)被業(yè)內(nèi)專家作為一種潛在的解決方案，基于輕量化和一體化的制造優(yōu)勢(shì)，3D打印可以減少部件的總數(shù)量并能釋放火箭的容量，同時(shí)帶來(lái)成本的降低。在這個(gè)過(guò)程中，材料及其安全可靠的打印工藝是極其重要的。
GE混凝土3D打印風(fēng)力發(fā)電機(jī)基座，復(fù)合材料3D打印葉片
如果將可以節(jié)約制造成本、縮短生產(chǎn)時(shí)間的3D打印引入葉片生產(chǎn)，效果會(huì)如何？
2022年4月23日，南極熊獲悉，基于在航空發(fā)動(dòng)機(jī)及燃機(jī)零部件3D打印上的豐富經(jīng)驗(yàn)，通用電氣旗下的再生能源公司開(kāi)啟了一個(gè)新的項(xiàng)目，使用大型的混凝土3D機(jī)來(lái)建造風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的基座，由此來(lái)減少運(yùn)輸成本和人力成本。根據(jù)測(cè)算，通過(guò)將一個(gè)高度為80米的5MW風(fēng)機(jī)提高至160米的高度，風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商可以增加至少30%的發(fā)電量。
風(fēng)能被認(rèn)為是一種清潔無(wú)公害的可再生能源，隨著全球變暖等環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，風(fēng)力發(fā)電成為了一些國(guó)家的重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目。為了能夠充分應(yīng)用風(fēng)能，風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)都建的比較大。建造時(shí)，需要先打地基，就是挖出一個(gè)足夠深的坑，再在其中搭建鋼筋結(jié)構(gòu)，最后澆筑混凝土，整個(gè)過(guò)程需要大量的工人協(xié)同完成。
再生能源公司希望通過(guò)混凝土3D打印的方式來(lái)建造地基。目前，他們將以現(xiàn)有的混凝土3D打印技術(shù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行優(yōu)化，目標(biāo)是5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商用。
再生能源公司表示，通過(guò)3D打印，可以改變目前的渦輪風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。目前，渦輪風(fēng)力發(fā)電機(jī)的基座都和地面齊平，在上面搭建大型的金屬圓柱體。再生能源公司的設(shè)想是不僅打印基座，還會(huì)打印一部分的塔身（原來(lái)金屬圓柱的部分）。這樣就能減少大型圓柱體的運(yùn)輸，節(jié)約運(yùn)輸成本，并降低風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的搭建難度。
讓風(fēng)機(jī)變得更高后，更輕則是下一個(gè)追求。最近，GE與美國(guó)能源部建立合作，研究使用3D打印制造風(fēng)機(jī)葉片。這個(gè)為期25個(gè)月、耗資670萬(wàn)美元的項(xiàng)目將重點(diǎn)研究如何通過(guò)低成本的熱塑性材料和3D打印技術(shù)制造一套風(fēng)機(jī)葉片的葉尖部分。完成后，GE團(tuán)隊(duì)及其合作伙伴——橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室將對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行測(cè)試，并將三套葉尖安裝到風(fēng)機(jī)上。
展開(kāi) 
3DCERAM將攜陶瓷+多材料3D打印以及陶瓷3D打印流程解決方案亮相Formnext
展會(huì)將貫穿增材制造、材料、粉末冶金及后處理等一系列先進(jìn)的材料、技術(shù)、設(shè)備以及產(chǎn)品，精準(zhǔn)面向中國(guó)市場(chǎng)，輻射影響整個(gè)亞洲，為中國(guó)乃至亞洲的制造業(yè)帶來(lái)全新的商貿(mào)機(jī)遇，南極熊作為本次展會(huì)的戰(zhàn)略合作媒體，將全程對(duì)展會(huì)進(jìn)行全方位的報(bào)道，并且開(kāi)通了Formnext頻道：https://www.nanjixiong.com/forum-227-1.html 。
3Dceram展臺(tái)：9號(hào)館C66
作為陶瓷3D打印領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先者 ，3DCERAM將攜最新的陶瓷+多材料3D打印以及陶瓷3D打印（新材料研發(fā)-后處理）全流程解決方案重磅亮相，超多精彩看點(diǎn)等您來(lái)。
3DCERAM源自法國(guó)，作為陶瓷增材制造的領(lǐng)先者，經(jīng)過(guò)20年的積累，將自身在材料領(lǐng)域的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)與3D打印完美的結(jié)合在一起，形成了一套快速制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)陶瓷的獨(dú)特技術(shù)，并且由于光固化技術(shù)的廣泛通用性，打印材料的種類(lèi)可從非金屬延申到部分金屬材質(zhì)。
△SLA光固化+直寫(xiě)式（Hybrid）多材料3D打印系統(tǒng)
基于3DCERAM設(shè)備高度開(kāi)放的軟件系統(tǒng)和光固化打印技術(shù)廣泛的適用性，目前可打印的材質(zhì)已不限于常規(guī)的氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷，山東大學(xué)等相關(guān)單位開(kāi)始利用光固化技術(shù)制備鐵氧體材料、高熵合金、高溫合金等，當(dāng)然也包括在參與的3D打印制備燃料電池項(xiàng)目計(jì)劃中的陶瓷/金屬?gòu)?fù)合光固化3D打印。
據(jù)南極熊了解，3DCERAM從2021起推出了“打印材料開(kāi)放計(jì)劃”，旨在通過(guò)與相關(guān)材料研發(fā)單位合作，推動(dòng)打印材料本土化，同時(shí)推進(jìn)光固化陶瓷打印材料、光固化金屬打印材料、光固化復(fù)合打印材料的研發(fā)及在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用.
展開(kāi) 3D Systems：突破3D打印材料性能的局限
南極熊導(dǎo)讀：最近幾年，光固化聚合物3D打印材料的性能提升突飛猛進(jìn)，已經(jīng)逐漸可以應(yīng)用到終端零部件。
光聚合物3D打印已經(jīng)使用超過(guò)25年，通過(guò)速度和精度為各行業(yè)應(yīng)用提供巨大價(jià)值。
然而，由于材料性能和壽命的限制，這種技術(shù)主要用于設(shè)計(jì)原型。
自3D Systems創(chuàng)始人Chuck Hull先生1983年發(fā)明3D打印技術(shù)以來(lái)，3D Systems一直致力于擴(kuò)大光聚合物3D打印的作用，并堅(jiān)持創(chuàng)新，將打印的速度、精度和表面光敏度與材料的持久穩(wěn)定性相結(jié)合。
△Chuck Hull創(chuàng)造了第一件3D打印物品，發(fā)明了3D打印
3D Systems新推出的開(kāi)創(chuàng)性的3D打印解決方案，包括打印平臺(tái)、軟件和新材料化學(xué)，研發(fā)了如何突破3D打印光聚合物材料容易老化、褪色、脆化、性能無(wú)法保持長(zhǎng)期穩(wěn)定等固有僵局，并將具有長(zhǎng)期環(huán)境穩(wěn)定性特點(diǎn)的部件應(yīng)用在生產(chǎn)級(jí)產(chǎn)品、代工制造、輔助工具裝置、臨床試驗(yàn)等各領(lǐng)域。?
觀看本次網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)，深入了解3D Systems新生產(chǎn)級(jí)光聚合物背后的材料科學(xué)，了解3D打印材料新屬性如何應(yīng)用在您的行業(yè)，助力流程變革。
本次網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)的主題包括:
光聚合物材料的歷史挑戰(zhàn)
高速，基于投影技術(shù)的3D打印
新化學(xué)性能使零件具有與之前不同的持久機(jī)械性能和長(zhǎng)期環(huán)境穩(wěn)定性
最新的可生產(chǎn)3D材料和應(yīng)用用途
固化材料的弱點(diǎn)-環(huán)境穩(wěn)定性
專利化學(xué)材料提供長(zhǎng)期的機(jī)械性能和穩(wěn)定性-室內(nèi)和室外
與典型的3D打印光聚合體不同，新推出的生產(chǎn)級(jí)工業(yè)樹(shù)脂材料根據(jù)ASTM D4329和ASTM G154的方法進(jìn)行了8年室內(nèi)和1.5年室外機(jī)械性能測(cè)試，確保打印部件在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中保持功能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
展開(kāi) 液態(tài)金屬3D打印，將鎵銦合金材料“粘”在打印器件上
據(jù)南極熊了解，近日，夢(mèng)之墨液態(tài)金屬材料技術(shù)團(tuán)隊(duì)，在劉靜教授的帶領(lǐng)下發(fā)現(xiàn)，將具有較高黏附性的高分子涂層涂抹在3D打印器件上，可以將鎵銦合金材料“粘”在打印器件上。此外，對(duì)鎵銦合金進(jìn)行特殊處理，在降低其流動(dòng)性的同時(shí)提高黏附性，可以使其穩(wěn)定維持在立體結(jié)構(gòu)表面。同時(shí)，附著在立體結(jié)構(gòu)表面的液態(tài)金屬涂層可以與周?chē)囊簯B(tài)金屬涂層形成“液橋”，從而實(shí)現(xiàn)金屬焊接的效果。這項(xiàng)研究成果相當(dāng)于為傳統(tǒng)的3D打印賦予了特定功能，在實(shí)際應(yīng)用中具有重要意義。
增材制造即3D打印，是一種“自下而上”通過(guò)材料累加的制造方法，從無(wú)到有。這使得過(guò)去受到傳統(tǒng)制造方式的約束，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件制造變?yōu)榭赡?，因而在航空航天、文物保護(hù)、醫(yī)療健康等領(lǐng)域嶄露頭角。多功能電子器件或系統(tǒng)大多是三維立體結(jié)構(gòu)，其組成單元由各種金屬或非金屬電子材料構(gòu)筑而成。傳統(tǒng)的3D打印主要基于尼龍玻纖、耐用性尼龍一類(lèi)的材料，由此打印出的物件一般并不具備電子功能。因此3D打印手段直接打印出立體終端電子產(chǎn)品，一直是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界無(wú)法解決的難題。
近年來(lái)，隨著液態(tài)金屬印刷電子學(xué)的發(fā)展，以低熔點(diǎn)金屬鎵為基礎(chǔ)的室溫液態(tài)金屬合金材料逐漸進(jìn)入人們視野，在柔性電子、智能機(jī)器等領(lǐng)域得到廣泛研究和應(yīng)用。夢(mèng)之墨技術(shù)團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事液態(tài)金屬相關(guān)研究，在基于液態(tài)金屬功能性復(fù)合材料的裝備方面有豐厚的積累。通過(guò)對(duì)液態(tài)金屬功能材料進(jìn)行改造，并結(jié)合增材制造技術(shù)，夢(mèng)之墨團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種基于液態(tài)金屬功能性復(fù)合材料的快速電路印刷技術(shù)，并利用此技術(shù)研發(fā)生產(chǎn)的桌面電子電路打印機(jī)已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
看到3D打印電子設(shè)備存在的局限性，劉靜教授帶領(lǐng)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)隱約意識(shí)到，在立體電子制造領(lǐng)域，液態(tài)金屬有可能發(fā)揮其獨(dú)特的作用。
展開(kāi) 打印速度快15倍！Impossible Objects推出新型復(fù)合材料3D打印機(jī)
導(dǎo)讀：復(fù)合材料是兩種或多種不同材料（通常是聚合物和增強(qiáng)材料）的組合，這種材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐高溫和化學(xué)腐蝕等優(yōu)勢(shì)，是醫(yī)療、航空航天、汽車(chē)、體育和工業(yè)等眾多行業(yè)應(yīng)用的理想之選。
2023年5月，南極熊獲悉，美國(guó)3D打印公司Impossible Objects發(fā)布了一款復(fù)合材料3D打印機(jī)，其打印速度號(hào)稱比現(xiàn)有技術(shù)快15倍。在南極熊看來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)很像是被淘汰的LOM技術(shù)的升級(jí)版。
△Impossible Objects表示它的新設(shè)備比同類(lèi)產(chǎn)品快15倍，將推動(dòng)工業(yè)化進(jìn)程
CBAM技術(shù)短視頻介紹：
CBAM技術(shù)原理
●CBAM（Composite-Based Additive Manufacturing）技術(shù)采用超薄的纖維布作為打印基材，通過(guò)打印頭噴射粘結(jié)劑到纖維布上。再將例如尼龍、PEEK等高分子粉末材料噴灑在纖維布上，利用真空吸附和粘結(jié)劑將材料與纖維布融為一體。然后，剪裁放入堆疊倉(cāng)中，等待每個(gè)零件切片打印完成。
●打印完成后，再將堆疊倉(cāng)移入高溫高壓設(shè)備，完成切片壓縮。
●最后進(jìn)行噴砂或者化學(xué)方法，對(duì)無(wú)用的纖維布進(jìn)行去除，即可得到最終的零件。
CBAM 25打印機(jī)
△Impossible Objects的CBAM 25復(fù)合材料3D打印機(jī)器
Impossible Objects推出的CBAM 25復(fù)合3D打印機(jī)預(yù)計(jì)將于2024年初正式上市：
●這款打印機(jī)能夠在室溫下打印，因此無(wú)需進(jìn)行熱循環(huán)或固化過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)了卓越的3D打印速度，該設(shè)備能夠以每分鐘65.3cm的速度進(jìn)行打印，生產(chǎn)部件的速度比目前的常用技術(shù)都要快15倍。
展開(kāi) Raise3D復(fù)志科技發(fā)布纖維增強(qiáng)材料3D打印白皮書(shū)
這份白皮書(shū)可以表明Raise3D公司多年以來(lái)專注研發(fā)和設(shè)計(jì)性能卓越且易于使用的3D打印設(shè)備，以滿足全球航空航天、汽車(chē)、國(guó)防軍工等最終用戶的需求。我們很自豪現(xiàn)在能和眾多用戶分享這一成功，幫助他們?nèi)媪私饫w維增強(qiáng)材料3D打印的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，并能快速地邁入這一領(lǐng)域。”
《纖維增加熱塑性復(fù)合材料3D打印白皮書(shū)》現(xiàn)可直接下載，有關(guān)更多如TPU、PP、陶瓷及不銹鋼等材料的3D打印技術(shù)信息，可訪問(wèn)Raise3D官網(wǎng)查詢。
解鎖完整版白皮書(shū)
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展開(kāi) 科學(xué)家利用3D打印技術(shù)，成功打印出多材料微結(jié)構(gòu)！
可以想象，這些微流體系統(tǒng)將廣泛用于制造由多種材料組成的復(fù)雜3D微米和納米結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于不同領(lǐng)域，如用于細(xì)胞的3D支架文化，3D超材料，3D微光學(xué)系統(tǒng)。像Nanoscribe這樣的公司很可能會(huì)發(fā)布一種新的DLW模型，該模型包含微流體系統(tǒng)，或者至少是一種標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程的升級(jí)。 納米3D打印正在快速發(fā)展，通過(guò)在這樣的系統(tǒng)中使用導(dǎo)電和可調(diào)諧超材料，3D打印的納米機(jī)器人將是真正成為可能。
來(lái)源：3D造
3D打印定制游艇零件，中國(guó)INTAMSYS高性能材料打印能力派上用場(chǎng)
圖：Sea3D打印的成功客戶案例，德國(guó)Formnext 2021 INTAMSYS的展臺(tái)上進(jìn)行展示
配合CAD進(jìn)行模型設(shè)計(jì)，3D打印技術(shù)很好地滿足了Sea3D定制化制造的需求，能夠精確匹配游艇上不同空間，不同數(shù)量，不同造型部件的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。隨著對(duì)3D打印技術(shù)的深入了解，Adam和Nick通過(guò)3D打印生產(chǎn)零部件變得更快，且能夠使用更適合預(yù)期的材料進(jìn)行生產(chǎn)，這樣的方式讓他們能夠準(zhǔn)確地把控成本；相較于傳統(tǒng)制造，F(xiàn)UNMAT HT支持開(kāi)放式的材料系統(tǒng)，因此他們可以測(cè)試多種類(lèi)型的打印絲材，避免了額外的成本。
02
游艇需要打印高性能、高質(zhì)量的零部件
Adam和Nick希望他們的打印成品能在船上即時(shí)生效投入實(shí)際使用，經(jīng)過(guò)Sea3D的調(diào)研，并且在西班牙巴塞羅那增材制造領(lǐng)域的專家Windforce 的推薦下，決定采用INTAMSYS的工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)，F(xiàn)UNMAT HT的功能使他們能夠打印出可與甚至超過(guò)各種金屬和機(jī)械塑料相媲美的材料，讓Sea3D團(tuán)隊(duì)得以立即開(kāi)始將項(xiàng)目落地運(yùn)行并生產(chǎn)游艇的功能性部件。
展開(kāi) 
3D打印材料種類(lèi)不斷豐富 PLA材料廣受歡迎
如今，世界各國(guó)都在3D打印技術(shù)研發(fā)方面投入了大量的人力物力，這使得3D打印技術(shù)日趨成熟，并加快應(yīng)用于建筑、醫(yī)療、教育等諸多行業(yè)。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，3D打印技術(shù)可以克服傳統(tǒng)制造技術(shù)制作定制化產(chǎn)品時(shí)生產(chǎn)成本高、消耗資源大、花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)，因此其應(yīng)用價(jià)值已經(jīng)受到了多方認(rèn)可。3D打印材料作為3D打印的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，其發(fā)展?fàn)顩r對(duì)3D打印技術(shù)是否能發(fā)揮真正的作用起著重要影響。
近兩年，隨著3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，3D打印材料在整個(gè)行業(yè)中的地位也越來(lái)越重要。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，近5年來(lái)，全球3D打印材料市場(chǎng)規(guī)模一直保持著20%以上的增速，處于快速發(fā)展時(shí)期。具體來(lái)講，2017年全球3D打印材料市場(chǎng)規(guī)模約為26.89億美元，較上年增長(zhǎng)31.11%，其占全部3D打印市場(chǎng)的比重已經(jīng)超過(guò)了36%。
預(yù)計(jì)2019年，全球3D打印材料市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)超過(guò)30億美元，其在整個(gè)3D打印產(chǎn)業(yè)中所占的比重將進(jìn)一步提高。今后，隨著3D打印技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展和越來(lái)越多的3D打印材料面世，全球3D打印材料市場(chǎng)將有望繼續(xù)保持穩(wěn)定增長(zhǎng)的趨勢(shì)。
目前，為滿足房屋建筑、航天航空等不同行業(yè)對(duì)于3D打印材料的實(shí)際需求，研發(fā)人員已經(jīng)開(kāi)始根據(jù)不同行業(yè)特點(diǎn)和需求開(kāi)發(fā)新型材料。在2016-2018年期間，全球3D打印材料在出現(xiàn)了井噴式的增長(zhǎng)，全球共有100余種新型3D打印材料面世，共有約300種3D打印材料可用于規(guī)模化生產(chǎn)。
就材料種類(lèi)而言，全球3D打印材料品類(lèi)包含ABS塑料、PLA塑料、工程塑料、光敏樹(shù)脂、橡膠類(lèi)材料、金屬材料、陶瓷材料、復(fù)合型石膏粉末、藍(lán)蠟和紅蠟等幾大類(lèi)。
展開(kāi) 探索微晶格阻尼材料背后的3D打印與材料科學(xué)
關(guān)于微晶格阻尼材料和可重復(fù)吸收能量的方法，根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)研究，當(dāng)前波音公司與HRL實(shí)驗(yàn)室有著頗為深入的研究。
波音公司曾在2015年展示了他們獨(dú)特的3D打印微點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)材料的巨大潛力，并且波音相信這是世界上最輕的金屬。該材料的研發(fā)背景是2011年由波音子公司HRL實(shí)驗(yàn)室為國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）開(kāi)始研發(fā)的。重量比塑料更輕，壁結(jié)構(gòu)比人的頭發(fā)絲還細(xì)一千倍，密度僅為0.9毫克/ CC，該結(jié)構(gòu)是一種由相互連接的空心管金屬晶陣，這使得它具有非常強(qiáng)的抗壓縮能力和高水平的吸收力。
那么此類(lèi)微晶格結(jié)構(gòu)的制造思路和商業(yè)用途具體是怎樣的呢？本期，3D科學(xué)谷為谷友逐一揭示其背后的理念與技術(shù)：3D打印與材料學(xué)，結(jié)構(gòu)力學(xué)的結(jié)合。
不再依賴于溫度
通過(guò)3D打印技術(shù)創(chuàng)造的這一突破性的金屬結(jié)構(gòu)，其基本的架構(gòu)是通過(guò)UV光固化聚合物形成的模板。然后使用化學(xué)電鍍的方法為模板鍍上一層超薄的鎳，再除掉熱聚合物模板材料，只留下空心的金屬結(jié)構(gòu)。該金屬結(jié)構(gòu)的99.99%都是空氣，納米固體結(jié)構(gòu)只占0.01%，空心管壁厚度僅100納米，比頭發(fā)細(xì)1000倍。
在此之前，市場(chǎng)上通常使用的是粘彈性阻尼材料，這些材料通過(guò)在應(yīng)力下滑動(dòng)的聚合物鏈吸收能量，不過(guò)，粘彈性聚合物的功效強(qiáng)烈依賴于溫度，因此，粘彈性聚合物僅在較小的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出高阻尼系數(shù)，而在極端溫度下則性能較差。
通過(guò)利用中空管彎曲的能量吸收機(jī)構(gòu)（如微晶格所提供的），HRL實(shí)驗(yàn)室的研究結(jié)果可以提供高阻尼的性能，特別是適用于聲學(xué)，振動(dòng)或沖擊領(lǐng)域的阻尼用途。
根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)研究，HRL實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)的中空管壁厚與直徑之比小于3.ε，中空管直徑在10微米到10厘米之間。材料方面，中空管由金屬、陶瓷和塑料材料形成。
展開(kāi) 美國(guó)宇航局先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)之3D打印碳纖維復(fù)合材料
技術(shù)概述
美國(guó)宇航局格倫研究中心（NASA Glenn Research Center）的創(chuàng)新者與路易斯維爾大學(xué)和美國(guó)空軍合作，開(kāi)發(fā)了一種增材制造技術(shù)，使用熱固性聚酰亞胺樹(shù)脂生產(chǎn)具有高溫性能的復(fù)合材料零件。
該工藝使用選擇性激光燒結(jié)（SLS）來(lái)熔融加工NASA新型RTM370酰亞胺樹(shù)脂的粉末狀產(chǎn)品，該樹(shù)脂填充有精細(xì)研磨的碳纖維。隨后可以對(duì)所得復(fù)合材料零件進(jìn)行后固化，為高溫航空航天應(yīng)用做準(zhǔn)備，從而提供可承受300°C以上溫度的3D打印復(fù)合材料零件。
這是增材制造聚合物技術(shù)的重大進(jìn)步，通過(guò)提供一種需要相對(duì)較低熔融溫度的SLS工藝，創(chuàng)建得到具有高溫能力的復(fù)合材料，從而能夠?qū)哂袕?fù)雜幾何形狀的零件進(jìn)行3D打印，以實(shí)現(xiàn)高性能應(yīng)用。
? 3D科學(xué)谷白皮書(shū)
技術(shù)特征
NASA的這項(xiàng)技術(shù)是首個(gè)成功實(shí)現(xiàn)高溫碳纖維填充熱固性聚酰亞胺復(fù)合材料的3D打印技術(shù)。對(duì)碳纖維填充的RTM370進(jìn)行選擇性激光燒結(jié)后進(jìn)行后固化，以實(shí)現(xiàn)更高的溫度性能，從而獲得玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為370℃的復(fù)合材料部件。
▲NASA 通過(guò)SLS 工藝3D打印的熱固性聚酰亞胺復(fù)合材料，打印完成后需進(jìn)行后固化。
SLS工藝通常使用熱塑性聚合物粉末，所得零件的有效溫度范圍為150-185°C，但與傳統(tǒng)加工材料相比，通常較弱。最近，高溫?zé)崴苄运芰弦呀?jīng)通過(guò)高溫SLS工藝制造成3D零件，需要380°C的熔化溫度，但這些部件的可用溫度范圍仍低于200°C。
NASA的熱固性聚酰亞胺復(fù)合材料在150-240°C之間可熔融加工，允許使用常規(guī)SLS 3D打印設(shè)備。隨后，使用多步驟循環(huán)對(duì)所得零件進(jìn)行后固化，將材料緩慢加熱至略低于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，同時(shí)避免在過(guò)程中發(fā)生尺寸變化。
展開(kāi) 高性能低成本復(fù)合材料3D打印技術(shù)CBAM進(jìn)入歐洲！Ricoh 3D與Impossible Objects合作
導(dǎo)讀：復(fù)合材料是兩種或多種不同材料（通常是芯聚合物和增強(qiáng)材料）的組合以達(dá)到最佳性能，這種材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐高溫和化學(xué)腐蝕等優(yōu)勢(shì)，是醫(yī)療、航空航天、汽車(chē)、體育和工業(yè)等眾多行業(yè)應(yīng)用的理想之選。因此，許多增材制造公司也正在通過(guò)研發(fā)新型復(fù)合材料進(jìn)行零部件制造。
南極熊獲悉，2021年3月30日，英國(guó)領(lǐng)先的3D打印專家Ricoh 3D與美國(guó)3D打印機(jī)與材料制造商Impossible Objects宣布建立合作，將首次為歐洲的客戶提供CBAM高性能、低成本碳纖維復(fù)合材料3D打印零件，包括Carbon Fiber PEEK和Carbon FibrePA12。
△Carbon Fibre PEEK
Ricoh 3D是首批將3D打印碳纖維PEEK和碳纖維PA12材料在歐洲出售的功能原型和小批量生產(chǎn)增材制造服務(wù)機(jī)構(gòu)之一。通過(guò)Impossible Objects獨(dú)特的CBAM打印過(guò)程，利用高速2D圖形技術(shù)創(chuàng)造高性能增強(qiáng)復(fù)合部件。這些零件具有極高成本效益、令人印象深刻的強(qiáng)度重量比，并且性能類(lèi)似于金屬。
△Carbon Fibre PA12
Impossible Objects專有的CBAM技術(shù)可以比傳統(tǒng)的熔融沉積建模（FDM）3D打印更快地生產(chǎn)零件。制造過(guò)程是通過(guò)將尼龍和PEEK等高性能聚合物與碳纖維和玻璃纖維板相結(jié)合。與傳統(tǒng)的復(fù)合材料制造相比，ImpossibleObjects的復(fù)合材料的增材制造（CBAM）工藝可制造出非常堅(jiān)固、幾乎沒(méi)有幾何限制、高精度，而且價(jià)格大大低于以前的零件。對(duì)于航空航天和無(wú)人機(jī)制造商而言，這尤其是個(gè)好消息。
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