3D打印用高分子材料的研究与应用探讨

　　摘要：随着我国经济的发展, 科学技术水平得到了显著提升, 其中3D打印技术发展前景良好, 已成为高科技产业中的佼佼者。3D打印技术在第三次工业革命中扮演着重要的角色, 是一种能够迅速成型的打印技术。在3D打印技术的快速发展中, 材料起到了至关重要的作用。本文对3D打印用高分子材料的研究与应用进行分析, 对目前3D打印技术显现状进行阐述, 并以此对为来高分子材料的应用进行展望。

　　关键词：3D打印; 高分子材料; 研究与应用;

　　3D打印技术属于一种快速原型制造技术, 以数字模型为依托, 通过工程塑料或金属粉末粘合性, 利用一种特殊的方式将文件进行打印, 并建立物体快速成型。3D打印技术流程简单, 在进行打印时, 能够使得3D产品打印周期降低, 提升了打印效率, 节约了打印成本, 使其在如今的社会中受到青睐, 因此3D打印技术得到了大力推广。3D打印技术种类很多, 大致分作三种, 分别是立体光固化技术、三维印刷成型技术与激光熔覆成型技术。3D打印用到的材料也极为丰富, 但较常使用的是高分子材料、有机金属材料与无机非金属材料。其中高分子材料应用最为广泛, 使用数量也最多。
 

　　1 高分子丝材

　　在FDM型3D打印机中, 应用范围最广的打印材料就是高分子材料。FDM是眼下最前沿的快速成型技术, 在打印材料方面, 通常使用丝状塑料, 通过电加热将丝状材料加热至规定温度, 使用计算机对加热过程进行科学、合理的控制, 将熔融材料覆盖至操作台上, 通过堆积层数, 最终使模型形成一个三维工件。

　　1.1 ABS树脂

　　ABS树脂属于接枝共聚物, 更确切的说是苯乙烯与聚丁二烯橡胶与单体丙烯氢的接枝共聚物。ABS树脂将丙烯氢、苯乙烯以及丁二烯各自的优点进行了充分融合, 使ABS树脂具备高强度、高韧性、稳定冲击力与易加固的特性。此外, ABS树脂的绝缘性与抗腐蚀性也尤为突出, ABS树脂在社会领域中得到了广泛的应用, 特别是在电器行业、汽车行业、玩具行业等得到了大力推广。在FDM型3D打印机中, ABS树脂凭借自身特点, 能够提升打印品质, 增加打印产品韧性。但在实际操作中ABS树脂还存在一些不足, 由于存在收缩率, 使得打印产品容易发生形变, 在打印过程中还会释放出难闻的气味。

　　1.2 PETG树脂

　　PETG树脂属于低结晶度的共聚酯, 材料表面光泽度较高, 而且光学性能也比较好, 最重要的就是PETG树脂没有任何毒性, 在环保方面优势明显。有了PETG树脂, 过去打印产品出现的韧性问题就能够得到很好的解决了, 还能够对打印丝材出现的收缩问题进行良好的处理, 能够从本质上提高3D打印技术对于产品尺寸的准确度, 使得3D打印产品的质量又上了一个层次。

　　1.3 PC树脂

　　PC树脂属于聚合物, 在它的分子链中, 含有一定的碳酸酯基, 在性能方面优势较为明显, 是一种热塑性工程树脂, 在社会中的各个领域都有良好的应用。PC树脂具备良好的特殊性能, 在使用期间PC树脂没有异味, 没有任何毒性, 而且具备较高的强度, 在抗冲击方面表现也十分优秀, 较小的收缩率, 抗污染能力也比其他树脂材料要更强。

　　2 光敏树脂

　　光敏树脂本质上就是UV树脂, 通常来说, 光敏树脂一般是由紫外光引发剂与聚合物单体组成的, 通过紫外光线的照射可引发聚合反应, 进而实现固化的目的。近年来, 我国科技水平得到了显著提升, 在3D打印中光敏树脂使用范围较广, 由于其自身优势, 使得被大力推广。光敏树脂并非3D打印主要使用材料, 通常应用在立体光固化方面, 利用激光与数码光的照射使其凝固, 所以光敏树脂逐步积累成一个三维实体。光敏树脂具有高精度的特性, 因此能够进一步提升3D打印技术的细节性, 这种特点也使其特别适合模型与原型的制作。通常来说, 光敏树脂性能与3D打印作品精度直接挂钩, 好的性能能够对作品精度起到积极的促进作用。

　　3 高分子粉末

　　选择性激光烧结技术属于快速成型技术的一种, 这种选择性激光烧结技术通常将激光作为首选热源, 并以此对粉末材料烧结。通常来说, 我们所知的粉末在经过受热后, 都可将其作为烧结原材料, 金属粉末与高分子粉末是比较常见的受热烧结复合粉末。对于高分子粉末来说, 仅需要剂量比较少的烧碱即可, 烧结流程也较方便, 高分子粉末圆形品质也较其他粉末更占优势, 所以高分子粉末在SLS成型原材料上应用十分广泛。但在SLS成型技术中还存在一些不足, 使得使用与SLS成型技术的原材料也受到了一定的局限, 未来解决此类问题, 需要从本质上满足其要求, 相关专业研究人员要加大对高分子原材料的研究力度, 这样才能使SLS成型技术有更加广阔的发展空间。

　　4 结语

　　随着时代的发展, 我国科学技术在不断提高, 较以往有了质的飞跃, 进而带动了3D打印技术的发展。近些年来, 3D打印技术在各行各业中都有着十分广泛的应用, 对于其发展来说, 最重要的就是打印材料。但目前我国尚没有统一的3D打印材料的行业准则, 这使得我国目前还依靠国外进口的打印材料, 极大限制了我国3D打印技术的发展。高分子粉末是目前3D打印主要应用的材料, 要对技术进行创新, 确保3D打印技术能够得到更好的发展前景。