功能高分子材料在3D打印技术中的应用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,功能高分子在3D打印技术中的应用,孙雁斌,目录,3D打印技术简介,3D打印技术发展历程,高分子材料,3D打印（3D printing），即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术,。,*,传统的制造技术如注塑法可以以较低的成本大量制造聚合物产品，而三维打印技术则可以以更快，更有弹性以及更低成本的办法生产数量相对较少的产品。,*孙聚杰.3D打印材料及研究热点J.丝网印刷,2013(12),WPS,演示助您快速创建极具感染力的演示文稿，打造令人震撼的影院效果。,熔融沉积式(FDM）,通过将丝状材料如热塑性塑料、蜡或金属的熔丝从加热的喷嘴挤出，按照零件每一层的预定轨迹，以固定的速率进行熔体沉积。每完成一层，工作台下降一个层厚进行迭加沉积新的一层，如此反复最终实现零件的沉积成型。FDM工艺的关键是保持半流动成型材料的温度刚好在熔点之上(比熔点高1左右)。其每一层片的厚度由挤出丝的的直径决定，通常是0.250.50mm。,*,*云虹，郭毕佳 快速成型技术的典型方法比较J，武汉纺织工学院学报，19960206.,选择性激光烧结（SLS）,SLS技术是一种使用高功率激光（如二氧化碳激光）的添加制造技术，其原理如图所示。将很小的材料粒子融合成团块，形成所需要的三维形状。高功率激光根据三维数据（如制作的CAD文件或扫描数据）所生成的切面数据，选择性地融化粉末层表面的粉末材料，然后每扫描一个粉末层，工作平台就下降一个层的厚度，一个新的材料层又被施加在上面，这个过程一直重复至完成制造。*,*张桂兰.解密3D打印J.印刷技术,2013/10,选择性热烧结（SHS）,SHS 机的工作过程与SLS 机类似，不同的是，SHS机使用的是热敏打印头，而非激光打印头。热敏打印头将热量供给构建室中的热塑性粉末层，即可形成任意复杂的几何形状。其每层的厚度为0.1mm，使用的材料为热塑性粉末,.*,*张桂兰.解密3D打印J.印刷技术,2013/10,分层实体制造（LOM）,激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓用二氧化碳激光束对箔材沿轮廓线将工作台上的纸割出轮廓线，并将箔材无轮廓区切割成小碎片。然后，由热压机构将一层层纸压紧并粘合在一起。可升降工作台支撑正在成型的工件，并在每层成型之后，降低一个纸厚，以便送进、粘合和切割新的一层箔材。最后形成由许多小废料块包围的三维原型零件。然后取出，将多余的废料小块剔除，最终获得三维产品。,*,*张桂兰.解密3D打印J.印刷技术,2013/10,立体平板印刷（SLA）,SLA的工作过程如图所示，紫外线激光束通过检流镜驱动，扫描装有液体感光树脂的桶表面，激活聚合反应，树脂硬化形成三维物体的一个固体层。完成一层的构建后，平台将会下降单层厚度（通常0.050.15mm）。然后，刀片扫过部件的横截面，为其涂上新的材料，在这个新的液体表面，再由激光束固化出随后一层的图案，合并到前一层。如此反复，就可形成一个完整的3D部件。,构建完成后，部件将被浸入化学药液中，以清洗掉多余的树脂，随后在紫外线烘箱内进一步完成产品的固化。,*,*张桂兰.解密3D打印J.印刷技术,2013/10,发展历程,1984年-查尔斯赫尔发明将数字资源打印成三维立体模型的技术。,1986年-查尔斯赫尔命名他发明的技术叫,立体光敏成型技术,，并以此获得了专利。,1986年 查尔斯赫尔成立3D Systems公司，并开发了第一个商用3D打印机，它被称为立体光敏成型设备。1988年-3D系统开发SLA-250型商业打印机，这是第一个面向公众的打印机版本。,1988年-斯科特克伦普发明了熔融沉积成型技术（FDM）,。,1989年-斯科特克伦普成立了Stratasys公司。,1991-Helisys售出第一台叠层法快速成型（LOM）系统。,1992-Stratasys公司售出首台基于FDM技术的“三维建模”机器。,1992年-DTM售出首台选择性激光烧结（SLS）系统。,1993年-Solidscape成立，它生产能打印表面光滑的小型零件的喷墨打印机机，但打印速度相对较慢。,1993-麻省理工学院（MIT）获得“三维打印技术”专利。是类似于已在二维打印机中运用的喷墨打印技术。,发展历程,1995年-Z Corporation获得麻省理工学院独家授权，并开始开发基于3DP技术的打印机。,1996-Stratasys公司推出“Genisys”。,1996年-Z Corporation推出的“Z402”。,1996年-3D Systems公司推出“ACTUA 2100”。“3D打印机”最早是用来表示所有的快速成型机。,1997年 EOS将它的立体光敏成型业务出售给3-D Systems，但EOS仍然是欧洲最大的生产商。,2005年 Z Corp.推出的Spectrum Z510。这是市场上第一台高清彩色三维打印机。,2006年-一个名叫Reprap的开源项目启动-其目的是开发一种能自我复制的3D打印机。您可以在GNU通用公共许可证的条款下任意改装和/或改造它。,2008年 第一个基于Reprap的3D打印机面世。它可以打印自身所需部件中的约50%。,2008-Objet Geometries公司推出其革命性的Connex500快速成型系统，它是有史以来第一台能够同时使用几种不同的打印原料的3D打印机。,发展历程,2010 年11月 Urbee是第一台3D成型轿车。它是史上第一台用巨型3D打印机打印出整个身躯的轿车。所有外部组件也由3D打印制作完成，包括用Dimension 3D打印机和由Stratasys公司数字生产服务项目RedEye on Demand提供的Fortus3D成型系统制作完成的玻璃面板。,2010年12月8日 Organovo公司，一个注重生物打印技术的再生医学研究公司，公开第一个利用生物打印技术打印完整血管的数据资源。,2011年1月-美国康奈尔大学的研究人员开始建立3D食物打印机。,2011年1月-荷兰3D打印机制造商Ultimaker 将打印速度提升到300毫米/秒，喷头移动速度达到350毫米/秒。,2011年6月-Shapeways和Continuum Fashion时尚公司发布了第一款3D打印的比基尼泳装。,2011年7月 在英国埃克塞特大学领导下的布鲁内尔大学研究组及应用程序开发商Delcam公司的研究人员展示了世界上第一台巧克力3D打印机。,2011年8月-世界上第一架3D打印飞机由英国南安普敦大学的工程师创建完成。,发展历程,2011年9月-维也纳科技大学开发了更小，更轻，更便宜的3D打印机。这个超小3D打印机的总重量为1.5公斤，报价约1200欧元。,2011年10月 Roland DG Corporation公司推出了新的iModela IM-01。,2012年1月-Stratasys宣布与Objet合并。,2012年3月-美国总统奥巴马提出投资10亿美元在全美建立15家制造业创新研究所。,2012年3月-维也纳大学的研究人员宣布利用二光子平板印刷技术（two-photon lithography）突破了3D打印的最小极限，展示了一辆不到0.3mm的赛车模型。,2012年4月-经济学人发表专题文章，称3D打印将是第三次工业革命。,2012年5月-3D Systems推出世界首款开箱即用3D打印机 Cube。,2012年7月-比利时的International University College Leuven的一个研究组测试了一辆几乎完全由3D打印的小型赛车。车速达到了140千米小时。,2012年8月-美国政府宣布首个3D打印研究所将建在俄亥俄州。,2012年9月-Makerbot推出收款非开源桌面3D打印机Replicator 2，售价约为2400美元。,2012年10月-Shapeways在纽约开设第一家实体店。,发展历程,2012年11月-苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。,2012年11月-中国宣布是世界上唯一掌握大型结构关键件激光成型的国家。,2012年12月-美国分布式防御组织成功测试3D打印的枪支弹夹。,2012年12月-Stratasys宣布最大的喷墨3D打印机Objet 1000，能打1米x0.8X0.5大小的物件。,2013年10月-全球首次成功拍卖一款名为“ONO之神”的3D打印艺术品。,2013年11月-美国德克萨斯州奥斯汀的3D打印公司“固体概念”(Solid Concepts)设计制造出3D打印金属手枪。,2024/10/8,工程塑料,ABSPlus材料,材料说明：ABSplus材料是Stratasys公司研发的专用3D打印（FDM）热塑性工程塑料，ABSplus的硬度比ABS材料大40%，具备强度高、韧性好，耐冲击。可以进行机械加工、钻孔、螺纹、喷漆及电镀。,材料应用：汽车、家电、电子消费品,材料颜色：象牙白、白色、黑色、深灰、红色、蓝色、玫瑰红色、亮黄色、橄榄绿色,材料热变形温度：90,市场价位：50元-100元/千克,2024/10/8,工程塑料,ABS-M30i材料,材料说明：ABS-M30i是一种高强度材料，广泛应用于医疗，制药及食品包装行业。ABS-M30i制作的样件通过了生物相容性认证，伽马射线照射及EtO灭菌测试。,材料应用：医学研究、食品包装、医疗器械,材料颜色：白色,材料热变形温度：90,市场价位：50元-100元/千克,2024/10/8,工程塑料,ABS-ESD防静电塑料材料,材料说明：ABS-ESD7是一种基于ABS-M30的热塑性工程塑料，具备静电消散性能，可以用于防止静电堆积。主要用于易被静电损坏、降低产品性能或引起爆炸的物体。因为ABS-ESD7防止静电积累，因此它不会导致静态震动也不会造成粉末、尘土和微粒的微小颗粒的物体表面吸附。,材料应用：电子消费品、包装行业,材料颜色：黑色,材料热变形温度：90,市场价位：50元-100元/千克,2024/10/8,工程塑料,PC材料,材料说明：PC材料是真正的热塑性材料，具备工程塑料的所有特性,，,高强度，耐高温，抗冲击，抗弯曲。使用PC材料制作的样件，可以直接装配使用，广泛应用于交通工具及家电行业。PC材料的强度比ABS材料高出60%左右，具备超强的工程材料属性,。,材料应用：电子消费品、家电、汽车制造、航空航天、医疗器械,材料颜色：白色,材料热变形温度：138,市场价格：20元-42元/千克,2024/10/8,工程塑料,ULTEM 9085-PEI材料,ULTEM 9085-PEI塑胶是一种在性能上同时具备耐磨性能与高温机械性能的塑料，所以它能够被利用于输水管转阀的一些阀件制作。也因为PEI塑胶它本身所拥有的耐热性能和柔韧性能，以及高强度，故此，在涂层和成膜时，也被选为制作材料的首选，而且还可以自动形成适合用作电子产品工业的涂层和薄膜。同时PEI，以其本身的各种结构，也能当做一般耐高温塑胶的沾粘剂。,材料颜色：琥珀色,材料热变形温度：153,市场价位：64.8元-99元/千克,2024/10/8,工程塑料,ABSI材料,材料说明：ABSI材料具备汽车尾灯的效果，具有很高的耐热性，高强度，呈琥珀色，能很好的体现车灯的光源效果。,材料应用：汽车、LED,材料颜色：半透明,材料热变形温度：86,市场价位：50元-100元/千克,2024/10/8,光敏树脂,WBSLA2820激光快速成型光敏树脂,材料说明：WBSLA2820激光快速成型光敏树脂是一种用于SLA成型机的低粘度液态光敏树脂，能制作耐用、坚硬、防水的功能零件。用此材料制作的样件呈半透明状。,应用范围：WBSLA2820激光快速成型光敏树脂性能优越，该材料类似于传统的工程塑料（包括ABS和PBT等）。它能被理想的应用在汽车、医疗器械,日用电子产品的样件制作,还被应用到水流量分析,室温