3D打印的材料有哪几种？

3D打印的材料有哪几种？

3D打印，是一种增材制造方法，相对于传统机械加工“减材制造”技术而言，是一项制造业领域的技术革命，展现了新时代个性化创造的活力和潜力。3D打印技术起源于美国，这项新技术的出现，不仅给予了创新主体一个全新的视角，同时也吸引了大众的高度关注。3D打印技术在20世纪末期逐渐得到推广，又被称为第3次工业革命的重要标志之一。该技术可以应用到生产加工、建筑工程等领域，利用该技术制造材料，不用加工模具和大型机械设备，甚至不用在大型工厂便可进行生产，3D打印技术将会改变社会发展的方向，并会大大丰富人类社会的生活方式。

3D打印材料制造技术的内核以计算机3D设计为基础，再将设计得到的三维模型进行离散分层，后又经由特定的设备将分层离散的材料进行堆积、粘结，进而得到最终的产品。最近，国内外的科研工作者针对3D打印技术中的几何计算问题，又创新出了多种新的方法，包括物体分割、平衡性重心优化和轻量化等方法。3D打印技术是一门多学科交叉科学，综合了数字建模、材料化学、机电控制化学等诸多学科，利用该技术可以达到材料的快速成形。材料是3D打印技术的关键，3D打印材料的制备技术，生产材料的设备构造，以及得到材料的具体性能，都与材料有关。材料既决定了3D打印的应用趋势，也决定了3D打印的发展方向。目前，3D打印的材料包括聚合物、金属和陶瓷等，并且近年来也出现了一些新兴的材料。

1、聚合物材料

聚合物材料的强度好、韧性较高，并且成本低廉，长期以来都是3D打印的明星材料，在各个领域均有应用。聚合物材料主要包括塑料类材料、光敏树脂材料等。

1.1塑料类材料

目前最常用的塑料类材料为聚碳酸酯(PC)、尼龙(PA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂。首先，ABS树脂材料被称为绿色材料，其材料强度高、韧性好、热塑性强、耐冲击性优良，并且可以通过添加添加剂对材料的颜色进行选择，是3D打印技术中得以广泛应用的材料，如桌面式打印机最常采用的就是ABS材料。其次，PC由于其在某些方面的优异性能，近期也是炙手可热的3D打印材料。同ABS树脂相比，PC的机械强度更高，并且其耐燃性高，使得材料的安全性得以提升、且不易收缩变形，因此在制造强度要求高的产品应用更为广泛。第三，相比前2种塑料类材料，PA在力学性能方面的优势更为明显。PA树脂家族中的PA66塑料材料，在韧性、延展性和耐磨性方面都表现出极好的性能，但是也存在比较明显的劣势，就是熔点高，不易于加工。所以，科研人员常对PA进行改性加工。如在其中加入PVA等改性材料，使得PVA同PA的分子链产生结合，络合形成网络状结构，覆盖PA材料的表面，进而提升PA材料的弯曲强度、分子粘度与内聚力。在商业领域，许多公司的科研工作者研发出了越来越适合应用的塑料类材料。如德国拜耳公司自主研发出的PC2605聚碳酸酯，该产品具有较好的机械强度，能够实现3D打印功能，并应用于机械齿轮、防弹玻璃等领域。

1.2光敏树脂材料

光敏(UV)树脂材料是一种常见的3D打印材料，常见的UV树脂就是可以用于3D打印的光敏树脂材料。光敏树脂材料一般为液态，是由光引发剂与单体或预聚合物构成的材料，主要由共聚物、添加剂和稀释剂组成，添加剂具体为光引发剂。添加光引发剂，通过一定波长紫外光的照射，可以引发共聚物的聚合反应，使得液态的光敏树脂材料固化，这种过程被称为液态光固化树脂过程，经常应用于立体光固化3D打印技术中。光敏树脂材料的性能类似于ABS树脂，其具有机械强度高、无挥发性气味、适用领域广、便于储存等特点，并且光敏树脂材料的制备过程短，容易固化，成形精度高、表面效果好，适用于光固化成型(SLA)快速成形设备。在250~300nm的激光或紫外线照射的条件下，存在于光敏树脂材料中的光引发剂对紫外线产生吸收作用&