
3D打印(3DP)又称增材制造技术(Additive Manufacturing Technologies,AM),是一种依据三维CAD数据通过逐层材料累加的方法制造实体零件的技术。
3D打印技术的历史发展是一个不断进步和拓展的过程。从早期的快速成型技术到如今的广泛应用,3D打印技术在珠宝设计、鞋类设计与制造、工业设计、建筑设计、工程设计与施工、汽车设计与制造等设计与制造领域,以及航空航天、牙科等医疗领域都有所应用。
2019年1月14日,美国加州大学圣迭戈分校首次利用快速3D打印技术,制造出模仿中枢神经系统结构的脊髓支架,成功帮助大鼠恢复了运动功能。
2020年5月5日,中国首飞成功的长征五号B运载火箭上,搭载着“3D打印机”。这是中国首次太空3D打印实验,也是国际上第一次在太空中开展连续纤维增强复合材料的3D打印实验。
3D打印耗材的种类非常丰富,主要包括以下几类:
PLA(聚乳酸):PLA是一种环保塑料,由玉米淀粉或甘蔗等生物材料制成。它易于打印,气味温和,对人体无害,且可生物降解,适用于食品容器和玩具等日常用品的制作。然而,PLA的耐热性较差,60摄氏度以上温度会导致其变形,且不耐水或化学腐蚀。
ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物):ABS是一种坚韧且无毒的塑料,常用于制作乐高积木等玩具。其熔点高,打印件具有高强度和耐磨性,防水且耐化学腐蚀,适用于机械零件和汽车零件等领域。但ABS在打印过程中会产生不愉快的气味,且不适合长期户外使用。
金属材料:金属材料如不锈钢、铝合金、钛合金等在3D打印中应用广泛,尤其在航空航天、汽车制造和医疗器械等领域。不锈钢和铝合金因其优异的耐腐蚀性和强度被广泛使用。金属3D打印成本较高且速度较慢,但能精确打印复杂形状的零件,具有高可靠性和耐用性。
生物打印材料:生物打印材料包括羟基磷灰石、胶原蛋白、生物陶瓷等,用于精确模拟人体组织和器官的结构。这些材料在医学研究和治疗中具有重要意义,能够打印出具有生物活性的骨骼和软骨组织。
特殊材料:如PETG(聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯)、TPU(热塑性聚氨酯弹性体)、PC(聚碳酸酯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)等。PETG透明且抗冲击性强,TPU具有良好的弹性和柔软性,PC耐热且抗冲击性强,PET则用于饮料瓶等。这些材料各有特色,适用于不同的应用场景。(2025-01-14)