3D打印耗材
概述：
3D打印機(jī)，即快速成形技術(shù)的一種機(jī)器，它是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。過去其常在模具制造、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域被用于制造模型，現(xiàn)正逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，意味著這項技術(shù)正在普及。
3D打印也可以理解成立體成型機(jī)，可以在很短的時間內(nèi)造出一種立體、真實的產(chǎn)品。
3D打印機(jī)又稱三維打印機(jī)，是一種累積制造技術(shù)，通過打印一層層的粘合材料來制造三維的物體?，F(xiàn)階段三維打印機(jī)被用來制造產(chǎn)品。 2003年以來三維打印機(jī)的銷售逐漸擴(kuò)大，價格也開始下降。
它的原理是：把數(shù)據(jù)和原料放進(jìn)3D打印機(jī)中，機(jī)器會按照程序把產(chǎn)品一層層造出來。打印出的產(chǎn)品，可以即時使用。通過3D打印機(jī)也可以打印出食物。這也是大多吃貨所關(guān)心的3D打印機(jī)未來的發(fā)展方向
我們這里講一下3D打印耗材，在打印設(shè)備的兼容類型來講，可以采用的材料有棒式、粉末形態(tài)的原材料。如果需要達(dá)到一定的成型精度，在逐層堆積成型工藝中，那粉末形態(tài)原材料相對更容易控制。
激光燒結(jié)快速成型是3D打印成型的一種基本原理，通過程序控制，三維軸噴射粉末材料，同時使用激光定點加熱融化，冷卻固化成型。得到我們需要的形狀物體。這種成型方式可以完成任何形狀的物體。
3D打印材料瓶頸期待新突破
應(yīng)開發(fā)更為多樣的新材料，比如智能材料、功能材料、復(fù)合材料，特別是多種金屬材料直接成型，以推動3D打印應(yīng)用的發(fā)展。
“3D打印將來肯定是無孔不入。今天大家看到了3D打印在文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用，但這僅僅是開始，未來還會在生物、醫(yī)療等領(lǐng)域‘大顯身手’。這項技術(shù)的發(fā)展?jié)摿Ψ浅４?。”?月30日~31日舉行的2013世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會上，中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟聯(lián)席理事長、華中科技大學(xué)材料學(xué)院教授史玉升如是說。
在多方共同努力之下，3D打印技術(shù)正不斷拓展人們的想象空間——從工藝品到飛機(jī)零部件，從能發(fā)射子彈的手木倉到能吃的蛋糕，3D打印技術(shù)似乎已經(jīng)無所不能。
不過，史玉升等出席本次會議的專家仍建議，對3D打印應(yīng)持理性的態(tài)度。“3D打印技術(shù)在應(yīng)用中還有諸多困難，而材料問題是當(dāng)前的主要障礙?！?br />
應(yīng)用潛力大
2012年3月9日，美國總統(tǒng)奧巴馬宣布成立制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)以重振美國制造業(yè)，3D打印被列為該創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的方向之一。
由此，這項有著近30年歷史的技術(shù)，在新的經(jīng)濟(jì)形勢下成為備受追捧的概念，其市場前景也被一致看好。
在本屆大會期間成立的世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)表宣言稱，力爭在2017年12月30日前，推動全球3D打印行業(yè)市場規(guī)模突破60億美元，中國國內(nèi)市場力爭突破20億美元。
各方對于3D打印的市場前景信心十足，顯然是看到了其在各行業(yè)應(yīng)用的潛力。本次會議的主題設(shè)置也很好地佐證了這一點——主辦方分別設(shè)置了文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)及工業(yè)制造等領(lǐng)域的專題，大致勾勒出了3D打印技術(shù)未來主要的應(yīng)用方向。
目前，在文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)方面，通過3D打印技術(shù)制作小飾品和人體模型，已經(jīng)成為一股潮流。
記者在西安非凡士機(jī)器人科技有限公司的展區(qū)看到，一臺3D打印機(jī)靈巧地移動著噴頭，僅耗時10分鐘左右，一只紅白相間的手環(huán)就誕生了。由于特殊的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，這只手環(huán)還有一定的伸縮能力。
上海彩石激光科技有限公司的展區(qū)則展示了3D打印在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，包括零部件修復(fù)，以及金屬結(jié)構(gòu)件的直接制造等等。
3D打印在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用更是令人稱奇，目前正在探索的應(yīng)用除了假牙和假肢，在生物材料引領(lǐng)下，還將在組織工程方面大有用武之地。
杭州電子科技大學(xué)生物制造研究所教授徐銘恩表示，由于每個人的身體構(gòu)造、病理狀況都存在特殊性和差異化，因此，當(dāng)3D打印技術(shù)與醫(yī)學(xué)影像建模、仿真技術(shù)結(jié)合之后，就能夠在人工假體、植入體、人工組織器官的制造方面產(chǎn)生巨大的推動效應(yīng)。
材料瓶頸待突破
隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，3D打印的材料問題也日益凸顯。
比如在3D打印的家用領(lǐng)域，目前的材料有石膏、光敏樹脂、塑料等，但難以滿足大眾用戶的需求。據(jù)了解，以色列的Object公司可以在14種基本材料的基礎(chǔ)上混搭出107種材料。然而，這些材料的種類與現(xiàn)實世界中的材料相比，仍然相差甚遠(yuǎn)。
工業(yè)級的3D打印材料也十分有限，目前適用的金屬材料只有10余種，而且還需要專用的金屬粉末材料才能獲得滿足要求的金屬零件。
“現(xiàn)在業(yè)界主要做設(shè)備、硬件、軟件的研究，而對材料這塊的研究還缺少重視?！鄙钲谑泄馊A偉業(yè)事業(yè)公司董事長楊義滸說。
在楊義滸看來，目前材料問題已經(jīng)成為阻礙3D打印發(fā)展的主要障礙。“可適用的材料成熟度跟不上整個3D打印市場的發(fā)展。此外，還存在打印時的流暢性與固化程序需要時間的矛盾，冷卻定型與材料強(qiáng)度的矛盾，以及材料對人體的安全性及對環(huán)境的友好性的矛盾等等?！?br />
中國工程院院士徐志磊指出，未來應(yīng)針對3D打印制定通用的材料物性標(biāo)準(zhǔn)，使3D打印的適用材料（特別是金屬材料）通用化，降低3D打印的應(yīng)用門檻，從而使3D打印的應(yīng)用范圍更廣泛。
中國機(jī)會
業(yè)界當(dāng)前面臨的材料難題，也正是中國發(fā)展的好機(jī)會。
全國政協(xié)經(jīng)濟(jì)委員會副主任、原工信部部長李毅中在出席本次會議時建議，應(yīng)開發(fā)更為多樣的新材料，比如智能材料、功能材料、復(fù)合材料，特別是多種金屬材料直接成型，以推動3D打印應(yīng)用的發(fā)展。
而記者在本次會議上也了解到，目前國內(nèi)的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)正在3D打印的材料方面進(jìn)行著努力。
比如重慶綠色智能技術(shù)研究院3D打印技術(shù)中心開發(fā)的液體光敏樹脂紫外固化技術(shù)，打印精度能夠達(dá)到微米量級。這引起了在場許多觀眾的興趣。
來自先臨三維科技股份有限公司的一位觀眾表示，該公司在復(fù)制古代文物的時候往往存在這樣的問題：雖然掃描的精度比較高，但受制于材料和技術(shù)，通過3D打印制造出來的物品的細(xì)節(jié)不盡如人意。
而上述技術(shù)則有望解決該公司的難題。
重慶綠色智能技術(shù)研究院3D打印技術(shù)中心主任段宣明表示，該中心正在研發(fā)一項跨尺度高精度打印，將大面積的快速打印和局部的精細(xì)打印相結(jié)合，從而滿足客戶的特定需求。
在工業(yè)領(lǐng)域，隨著3D打印應(yīng)用的拓展，金屬粉末材料的國產(chǎn)化也日益迫切。
“材料是3D打印很重要的方面，有了新材料，才能打印出更好、更新穎、更吸引人的東西，材料是一個很好的投資方向?！泵绹~集團(tuán)首席執(zhí)行官鄭禮明說。
在粉末耗材方面，需要通過加熱融化、再逐層堆積對于塑膠粉末來說，需要達(dá)到的要求很多。比如材料的抗蠕變性、低的熱收縮率、拉伸強(qiáng)度的要求。如果需要好的表面性能，還需要高的流平性。在粉末粒型要求中，牽涉到粉末的比表面積、粉末粒徑分布等。
