金屬3D打印技術,是一種以數字模型文件為基礎,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造物體形狀
的技術。從打印耗材看,目前研究較多且國家支持的3D打印金屬材料主要包括以下幾種:
滿足航空航天 3D 打印復雜零部件用粉要求,低成本鈦合金粉末成本相比現有同等鈦合金粉末降低 50~60%;利用 3D 打印工
藝致密化后的金屬制品,其物理性能與相同合金成分的精鑄制品相當;開發金屬粉末的致密化技術,建立制品的評價標準體系。
非金屬3D打印的材料研究開始較早,至今已經初步形成規模化的產業。目前,3D打印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠
類材料、金屬材料和陶瓷材料等,除此之外,彩色石膏材料、人造骨粉、細胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印領域得到了
應用。
由于現階段90%的3D打印機用戶都使用的是桌面級產品,因此像ABS、PLA這兩種塑料材質的耗材用量占比超過50%,目前高
分子材料生產商也主要集中于ABS和PLA以及尼龍材料。從材料種類看,3D打印行業的發展取決于其材料的研發和應用,當前全球
3D打印行業的發展主要的材料有PLA、ABS、Standard Resin、PA12、PA 2200、PETG和Clear Resin等。其應用最為廣泛的為
PLA材料,應用占比為37.1%,其次為ABS占比為15.5%。
隨著組織工程研究的不斷深入,表明3D打印技術適用于打印細胞、生物支架材料和細胞活性因子,其在器官打印中的應用也日
益受到關注。目前生物組織及器官的3D打印主要分為兩類,一類是直接打印生物支架,之后再細胞進行培養;第二類是將生物支架
和細胞同時打印。生物支架是用于支撐組織成長為一個完整的組織的框架材料,是組織工程三要素之一,也是目前3D打印技術研究
的熱點之一。生物支架材料一般為多孔材料,這樣有利于細胞的培養。其3D打印方法較為多樣,激光選區熔化(SLS)、光固化成
形(SLA)、三維立體打印(3DP)等方法均可制備生物支架。目前對于硬組織如骨骼的3D打印成型較為成熟,其材料一般為鈦鎂
合金或羥基磷灰石與高分子材料的復合材料,其技術已較為成熟,并被成功的運用于臨床。
如今,3D打印產業已經進入高速發展的階段,雖然存在材料種類少、加工成本高等諸多制約產業發展的因素,但相對于傳統的
制造方式(減材制造),3d打印技術對材料的總體利用率高,可以制造復雜的結構零件,并且無需開模,制造工序少,周期短。其
在在航空航天制造領域、生物醫療領域、設計領域優勢日益凸顯。除了在材料方面外,3D打印在其他方面也有較大的發展空間,例
如可以將3D打印與“互聯網+”和“云計算”相結合,實現制造資源的高度共享,進入個性化定制階段。另外可將3D打印和傳統的
切削減材相結合,用以保證零件的成型制造精度。
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