3D打印是一種基于數(shù)字模型的快速成型技術(shù)，利用粉末狀可粘合材料（金屬、塑料等），通過逐層打印數(shù)字技術(shù)材料來構(gòu)建物體。隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，3D打印已經(jīng)進入尋常百姓家。

3D打印技術(shù)最初常見于模具制造和工業(yè)設(shè)計，但后來逐漸擴展到建筑、汽車、航空航天和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。 3D打印以其獨特的制造技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)的制造模式，賦予了產(chǎn)品新的屬性。 3D打印材料是該技術(shù)發(fā)展過程的核心，也是3D打印技術(shù)實現(xiàn)不斷創(chuàng)新、突破技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵。 3D打印材料的類型可以通過不同的方式進行分類。按化學(xué)性質(zhì)分為高分子材料、金屬材料、陶瓷材料、復(fù)合材料，按物理狀態(tài)分為絲狀材料、粉末材料、液體材料、片狀材料。就打印技術(shù)而言，分為熔融沉積成型（FDM）、選擇性激光燒結(jié)（SLS）、選擇性激光熔化（SLM）、激光近凈成形（LENS）、電子束選擇性熔化（EBM）、多能等。 -噴射熔煉（MJF）、電弧增材制造（WAAM）等工藝。目前，3D打印常用的材料主要是聚合物、金屬、陶瓷材料，此外還添加了人造骨粉、石膏、糖、細胞生物原料等新材料。今天我們就來了解一下一些常見的3D打印材料。高分子材料光敏樹脂：適用于光固化成型，受到特殊光線（如紫外線）照射時發(fā)生聚合反應(yīng)并硬化。用于3D打印的光敏樹脂材料一般具有固化前性能穩(wěn)定、反應(yīng)速率快、粘度適中、固化收縮小、固化后有足夠的機械強度和化學(xué)穩(wěn)定性、低毒性并滿足低過敏性等要求。另外，根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，對感光樹脂材料也有低灰份、無灰份、可生物降解等要求。熱塑性聚合物：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS）、聚乳酸（PLA）、尼龍（PA）、聚碳酸酯（PC）、聚苯乙烯（PS）、聚己內(nèi)酯（PCL）等）、熱塑性聚氨酯（TPU）、聚醚醚酮PEEK（聚醚醚酮）等都是3D打印常用的熱塑性高分子材料。根據(jù)打印方式對材料形態(tài)的要求，熔融沉積造型打印多采用絲材，激光選區(qū)燒結(jié)多采用粉末。工業(yè)上常用的聚合物原材料大多以顆粒為主，需要對絲材或粉末進行二次加工，增加了3D打印耗材的成本。目前，已有一些單位開始研發(fā)以顆粒為原料的3D打印。設(shè)備。 ·丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS） ABS材料具有優(yōu)異的熱熔性能、機械性能、抗沖擊性能，廣泛應(yīng)用于3D打印工藝。其應(yīng)用范圍幾乎涵蓋了所有生活用品、工程用品以及部分機械用品，其豐富多彩的顏色選擇也使其成為3D打印機用戶最喜愛的打印材料。聚乳酸（PLA） PLA是一種環(huán)保打印材料，與ABS相比，打印時不需要加熱床，使用方便，即使低端3D打印機也可以使用，使其成為廣泛使用的打印材料。使用的印刷材料。尼龍（PA） PA是一種工程塑料，具有優(yōu)異的機械性能以及優(yōu)良的耐油性、耐熱性、耐腐蝕性。廣泛應(yīng)用于汽車、電子/電器、電動工具等行業(yè)。通過添加玻璃珠、碳纖維、鋁粉等無機材料，可以改善3D打印材料的某些性能，更好地滿足各領(lǐng)域應(yīng)用的需求。聚己內(nèi)酯（PCL） PCL材料無毒且熔點低，適合兒童使用的產(chǎn)品。此外，PCL具有優(yōu)異的生物相容性和可降解性，在醫(yī)療領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用空間，在4D打印方面也具有巨大的發(fā)展?jié)摿�。熱塑性聚氨酯（TPU） TPU具有一定的耐磨性、耐油性和優(yōu)良的彈性，適合制造鞋材、個人消費品、工業(yè)零部件等。

結(jié)合起來，3D 打印技術(shù)可以創(chuàng)建使用傳統(tǒng)成型工藝難以創(chuàng)建的復(fù)雜多孔結(jié)構(gòu)，從而賦予零件獨特且可控的機械性能。聚醚醚酮（PEEK） PEEK具有高熔點、優(yōu)異的機械性能和優(yōu)異的生物相容性。 PEEK是當(dāng)前3D打印材料發(fā)展的熱點之一。尤其是在醫(yī)療領(lǐng)域，3D打印可以針對不同患者情況提供定制化解決方案，碳纖維增強PEEK因其楊氏模量最接近人體骨骼的楊氏模量而成為骨科植入物的首選材料。金屬材料鐵基合金：一些較常用的鐵基合金包括工具鋼、316L不銹鋼、M2高速鋼、H13模具鋼和15-5PH馬氏體時效鋼。鐵基合金由于成本低、硬度高、韌性好、切削加工性好，特別適合模具制造。鈦及鈦合金：鈦及鈦合金以其顯著的高比強度、良好的耐熱性、耐腐蝕性和良好的生物相容性，成為醫(yī)療器械、化工器械、航空航天和運動器材等領(lǐng)域的理想材料。使用3D打印技術(shù)制造的鈦合金零件比使用鍛造工藝制造的同類零件具有更精確的尺寸和更好的性能。鎳基合金：鎳基合金是發(fā)展最快、應(yīng)用最廣泛的高溫合金，廣泛應(yīng)用于航空航天、石油化工、造船、能源等領(lǐng)域。鋁合金：鋁合金是一種密度低、耐腐蝕性能好、抗疲勞性能高、比強度和比剛度高、重量輕的理想材料。陶瓷材料陶瓷材料具有高硬度、高強度、耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性好等特點，有望在航空航天、電子、汽車、能源、生物醫(yī)藥等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。到過。陶瓷材料的應(yīng)用仍然受到一定的限制，因為它們大多具有高熔點或沒有精確的熔點。傳統(tǒng)陶瓷材料：主要有粘土、水泥、硅酸鹽玻璃等。傳統(tǒng)陶瓷的原料主要是天然礦物原料，分布廣泛，價格低廉，適合生產(chǎn)日用陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、耐火材料、磨料、建筑材料等。新型陶瓷材料：采用高純度原材料且其化學(xué)配比和結(jié)構(gòu)可人為控制的高性能陶瓷，與傳統(tǒng)陶瓷相比，機械性能顯著提高，并表現(xiàn)出熱、電等多種性能。具有傳統(tǒng)陶器所沒有的磁性功能。先進陶瓷按用途可分為結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷。結(jié)構(gòu)陶瓷常用于制造要求高硬度、韌性、耐磨、耐高溫的結(jié)構(gòu)件，而功能陶瓷則包括壓電陶瓷、介電陶瓷、鐵電陶瓷、高敏陶瓷、生物陶瓷等，用于生產(chǎn)陶瓷等功能器件。復(fù)合材料碳纖維：碳纖維具有耐高溫、耐腐蝕、高強度等性能。近年來成為科研新寵，也是3D打印中的新興打印材料。碳纖維的引入提高了打印部件的剛性和強度，并使結(jié)晶度更加均勻，因此未來有望進一步發(fā)展。目前，科學(xué)界已有不少通過添加碳纖維獲得新型3D復(fù)合打印材料的科研成果，例如中科院空間應(yīng)用工程技術(shù)中心的研究團隊就成功進行了系統(tǒng)研究。在對專有碳纖維PEEK 復(fù)合材料3D 打印工藝的研究中，橡樹嶺國家實驗室和辛辛那提公司展示了世界上第一個用短纖維增強的3D 打印復(fù)合材料車身。結(jié)論隨著科學(xué)技術(shù)的進步，3D打印技術(shù)也在日新月異，3D打印材料越來越多，并且正在逐步拓展和滲透到各個領(lǐng)域。從堅果等小零件到航空航天器，3D 打印技術(shù)無處不在。

近年來，關(guān)于3D打印材料研發(fā)和應(yīng)用的新好消息不斷公布，我國取得了許多優(yōu)異的成果，希望3D打印領(lǐng)域的科研競賽能夠持續(xù)下去。期待與您相聚。參考文獻：材料科學(xué)與工程、洛普3D、中國物理學(xué)會期刊網(wǎng)、玻璃纖維信息網(wǎng)本文由塑料機械網(wǎng)（www.86pla.com）編輯出版，如需轉(zhuǎn)載請注明出處，違者請注明他們將被起訴！