浅析3D打印技术的两大核心材料

3D打印凝结了前沿科技研究成果，为产品制造提供了一种全新的方式。从整体来看，3D打印实现了制造方式从等材、减材到增材的转变，改变了传统制造的工艺流程、生产线、工厂模式、产业链组合，被认为是制造领域十分具有代表性的一类技术。而展开对3D打印产业的布局，已经成为各国共识。

去年12月，工业和信息化部关于印发《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019年版）》，其中公布了6项与3D打印相关的重点新材料，分别为聚乳酸、SLA 3D打印材料用脂环族环氧树脂、3D打印用合金粉末、3D打印有机硅材料和高速熔覆用合金粉末材料。

相关政策的出台，也在一定程度上体现了3D打印材料的重要性。3D打印材料是3D打印产业进步的关键基础，也是3D打印技术创新的核心要素。从3D打印的核心材料来看，主要以非金属类为主，非金属类材料包括工程塑料、陶瓷材料、光敏树脂和细胞生物原料。

众所周知，塑料材料一直朝着高强度方向发展，通过增强塑料强度用来直接替换金属用于各类复杂构件，既便宜又质轻，从而使塑料材料在3D打印制造中被广泛应用。此外，塑料材料还可以避开缺陷向复合化、功能化方向发展，特别是实现多元材料复合，进而赋予塑料特定功能。工程塑料是当前应用十分广泛的一类3D打印材料，常见的有丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、聚酰胺（PA）、聚苯砜（PPSF）、 聚碳酸酯（PC）、聚醚醚酮（PEEK）等。

陶瓷材料常用于SLS打印技术，具有耐高温、硬度高、强度高、化学稳定性好等特点。传统陶瓷材料主要包括粘土、水泥、硅酸盐玻璃等，原料多为天然的矿物原料，分布广泛且价格低廉，适合于磨料、日用陶瓷、卫生陶瓷、耐火材料、建筑材料等的制造。新型陶瓷材料采用高纯度原料、可以人为调控化学配比和组织结构的高性能陶瓷。

从应用领域来看，医疗行业中用于3D打印的材料比传统材料有了较大的升级，TPU和尼龙都被FDA评为医疗设备的I至VI级。由于PA12 粉末具有低静电、高流动性、低吸水性、熔点适中及制品的高尺寸精度等优异的特性，韧性、耐疲劳性也可满足需要较高机械性能的工件，因此尼龙 12近几年也逐步成为了工程塑料 3D 打印的理想材料。

3D打印作为一种具有代表性的新型制造工艺，已经受到了来自汽车制造商的广泛重视，这与其自身的优势密不可分。3D打印所带来的材料浪费损失的降低，以及集成制造带来的轻量化效果的大幅提升，都是其他技术所不具备的。有分析人士认为，未来五年汽车制造除了大量采用复合材料和轻质合金外，新材料的集成制造工艺会显著降低车身部件数量，车身设计方法也将发生重大变化。

据赛迪顾问发布的相关数据显示，2019年，全球3D打印产业规模达119.56亿美元，增长率为29.9%，同比增长增加4.5%。2019年，中国3D打印产业规模为157.5亿元，较上年增加31.1%。由此可见，3D打印产业正处于加速发展阶段，产业规模增长很有可能持续保持积极态势。

展望未来，随着社会经济地快速发展和人们生活水平地进一步提高，消费者将更加追求个性化、定制化的新潮产品。3D打印与机器人、物联网、人工智能等技术的融合应用，将提高制造业生产线的柔性化程度，以更低的成本生产定制产品，由此实现产品制造工艺的升级与革新。
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