3.6 3D打印材料发展展望
3.6.1 目前3D打印材料存在的问题
除了技术问题外,材料问题是3D打印遇到的最大瓶颈。目前,我国的3D打印材料发展还存在以下问题(26),亟待改进:
(1)3D打印材料供给不足。目前国内企业尚不具备完备的生产3D打印材料能力,大部分仍依赖进口,尤其是金属粉末材料。此外,我国3D打印材料质量不稳定、品种较为单一,与美国、德国等技术较为先进的国家相比还存在一定差距。
(2)材料成本高昂。这是国际上较为普遍的问题。目前大部分国外3D打印厂商采取设备和材料捆绑销售的策略,提高了粉末材料的价格。
(3)3D打印材料的产业化应用仍不充分。目前国内的3D打印产业还处于发展初期阶段,大部分3D打印材料由厂家直接提供,第三方供应通用材料的模式还没有形成。
(4)缺少3D打印材料方面的实施标准。3D打印材料多为小批量、个性化生产,但我国还没有建立完整的行业标准,包括对粉末材料的粒度分布、松装密度、氧含量、流动性等参数的要求,对生产企业和下游客户的生产和使用造成困难。
3.6.2 打印材料发展进展
近年来,越来越多的新材料在3D打印领域得到应用。例如,3D Systems公司在其ProJet 5500X材料喷射系统中引进了VisiJet elastomer光敏树脂材料,同时在ProJet 1200系统中增添了多种新的VisiJet树脂(27)。FTX Cast是一种适用于首饰铸造的蜡—树脂混合物。其中FTX金色和银色可用于珠宝展示模型,另外还有灰色和透明两种颜色。
Envisiontec增加了两种新材料。Ortho Tough 3SP是一种耐用材料,适用于矫正模型制造。E-appliance是一种白色、纳米填充树脂,同样适用于矫正模型的制作。
牛津性能材料公司(OPM)新添了两种PEKK激光烧结粉末,适用于航空航天和工业级应用。其中一种石墨打印材料是填充碳、灵活,类似于聚丙烯的激光烧结粉末。而钻石塑料GmbH则为聚丙烯和高密度聚乙烯的复合材料。该公司称这两种材料均为100%可回收。
3.6.3 3D打印材料未来展望
3D打印技术对原材料的要求较为苛刻,如激光工艺要求所选材料要以粉末或者丝棒形态供应。未来,3D打印材料追求的目标仍将是:
(1)更多种类材料的研发和应用;
(2)材料性能与工艺良好匹配;
(3)实现更高的制备精度和更低的成本;
(4)特种材料的开发,实现不同细分领域的应用。
从行业发展的角度来看,整个3D打印产业链都存在巨大的潜在发展空间。就打印材料而言,在生产水平和技术标准不断发展和推广的基础上,专业化的材料供应企业的发展是大势所趋。从个人消费到工业制造,无论是哪个领域引来快速增长,对于耗材的需求都必不可少。
未来,更多样化的3D打印材料将会面世。如智能材料、功能梯度材料、纳米材料、非均质材料及复合材料等,特别是金属材料直接成型技术。
从我国3D打印材料的发展来看,国内的材料供应形势不容乐观。未来3D打印材料的国产化将是大势所趋。针对国内的打印材料短板,我国应该完善3D打印材料的相关标准的建立,加大对材料研发和产业化的技术和资金支持。
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