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3D打印塑料种类日渐丰富,部分工业应用已实现量产

根据市场研究机构IDC预计,2019年全球3D打印的市场规模将达到138亿美元,比2018年扩大21.2%。随着3D打印商业化应用持续推广,打印材料的重要性愈发凸显。



从3D打印材料类型来看,塑料耗材占比达46.5%,其中PLA、ABS、尼龙、光固化液态树脂的消耗量相对较大, 除此之外,热塑性弹性体(比如TPU)、工程塑料(比如PA6、PC)、特种工程塑料(PEEK、PPSU)等高分子材料也逐渐加入到3D打印耗材中。


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下面来盘点一波近日2020TCT亚洲展上所展示的部分3D打印塑料产品应用。


1、TPU(热塑性聚氨酯弹性体)


TPU作为热塑性弹性体的一种常见类别,具有柔韧性强、机械强度高、硬度范围广、耐化学性及耐候性优良等性能特点,可以选择FDM(熔融沉积)、SLS(选择性激光烧结)等3D打印工艺,目前已经实现批量化生产鞋中底、鞋面等工业应用,其次在弹性模型、汽车、无人机等领域也有应用。


图 3D打印TPU弹性心脏模型,kexcelled


图 3D打印TPU风管,stratasys


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2、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)


ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物,具有强度高、韧性好、尺寸稳定性高、易于加工成型等特性,是FDM打印机最常用的打印材料之一。


图 3D打印ABS支撑结构,阿博格


图 3D打印ABS头骨模型,阿博格


图 3D打印ABS手术夹钳,阿博格


图 3D打印ABS多组分功能件,阿博格


3、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)


PMMA,聚甲基丙烯酸甲酯,又叫亚克力、有机玻璃,具有较好的透明性、耐磨性、耐高温性及化学稳定性,由于硬度较高,PMMA的3D打印仅适用于部分机型,在牙模、医疗植入物领域有所应用。


图 3D打印PMMA牙夹板,阿博格


图 3D打印PMMA空气混合器,阿博格


4、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)


PET线材是除了ABS、PLA之外较常见的FDM机型打印耗材,具有强度高、韧性高、质轻、抗冲击性好、可回收利用、打印温度范围宽等性能特点。


图 3D打印PET样品,雷孚斯


5、PC(聚碳酸酯)


作为工程塑料,PC具有高强度、耐高温、抗冲击、抗弯曲等性能特点,主要是用FDM工艺进行3D打印,在汽车、自行车、无人机等领域有所应用。此前科思创曾发布新闻稿表示,其为3D打印制造商Signify提供聚碳酸酯,Signify是第一家以工业规模生产3D打印灯具的照明制造商。


图 3D打印PC汽车部件,polymaker


图 3D打印PC/ABS合金自行车踏板,polymaker


图 3D打印PC/ABS合金手模型,阿博格


6、PA6(聚酰胺6)


PA6的3D打印制件除了具有强韧、耐磨、耐油等一般性能外,还有高强度和高致密性的优异外观特点,可以选择的3D打印工艺有SLS(选择性激光烧结)、MJF(多射流熔融)、FDM(熔融沉积)等,在汽车、模具、工业等领域应用广泛。


图 3D打印PA6制件,雷孚斯&kexcelled


图 3D打印玻纤PA6自行车模具,polymaker


图 3D打印PA6汽车进气歧管,华曙高科


图 3D打印PA6汽车进气歧管,华曙高科


图 3D打印PA6叶轮,伊之密


图 3D打印PA6壳体,伊之密


图 3D打印PA6文氏管,伊之密


7、PA12(聚酰胺12)


作为长碳链尼龙,PA12具有低密度、吸水率低、耐低温性能好等特点,而PA12和PA11是SLS(选择性激光烧结)工艺中比较常见的3D打印粉末耗材,在汽车、航空航天、工业等领域有所应用。


图 3D打印PA12制件,雷孚斯&kexcelled


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8、PPSU(聚亚苯基砜树脂)


作为特种工程塑料,PPSU在强度、耐热性、抗腐蚀性等方面具有非常优异的表现,可以选择FDM工艺进行增材制造,可适用的3D打印机型较少,通常在航空航天、交通工具及医疗行业应用,打印制件可作为最终零部件使用。


图 3D打印PPSU样品,kexcelled


9、PEEK(聚醚醚酮)


PEEK是一种性能优异的特种工程塑料,具有良好的机械强度、阻燃、抗蠕变和电学性能,目前主要是用高温FDM工艺进行增材制造,在医疗植入物、飞机结构件、汽车耐高温部件等广泛应用。


图 3D打印PEEK制件,kexcelled


图 3D打印PEEK制件,雷孚斯


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以上就是关于3D打印高分子的部分应用盘点,我们可以看到,随着3D打印机技术的发展,大多数高分子材料都可以用来增材制造,不再是停留于打样测试阶段,还发展到了可直接应用甚至批量生产的程度。


这意味着3D打印已经成为塑料的一种重要的成型方式,不是非此即彼的替代关系,而是一种补充,其在个性化定制、打样测试、研发验证、小批量生产等方面有着传统塑料成型工艺无可比拟的优势。


艾邦搭建了3D打印行业微信交流群,3Dsystem、EOS、polymaker、华曙高科、上海联泰、远铸智能、上海复志、上海普利生、光华伟业、易加三维、卓锐三维、塑成科技、武汉萨普、塞拉尼斯、巴斯夫、伊士曼、亨斯曼、科思创、雷孚斯、华峰、万华、比亚迪、延锋、长安、安踏、匹克、李宁等上下游企业已加入。

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