解析高分子3D打印材料和打印工藝
3D打印技術與傳統材料加工技術相比有許多突出的優勢，吸引了國內外工業界、投資界、學術界、新聞媒體和社會公眾的熱切關注。目前制約３Ｄ打印技術發展的因素主要有兩個：打印工藝和打印材料。高分子聚合物在3D打印材料中占據主要地位。當前3D打印常用的高分子材料（熱塑性高分子和光敏樹脂）和與之相適應的打印工藝，并對它們的特性和優缺點進行了評述，看一下了這些3D打印材料和工藝的開發面臨的問題和挑戰。
3D打印技術與傳統的材料加工技術相比，3D打印技術有許多突出的優勢，具體表現在：
１）可以實現數字化制造，3D印借助建模軟件將產品結構數字化，然后驅動機器設備加工制造成器件，由于數字化文件可借助網絡進行傳遞，從而可以實現異地分散化制造的生產模式；
２）3D打印技術可以使三維結構的物體先分解成二維層狀結構，逐層累加形成三維物品，因此，原理上3D打印技術可以制造出任何復雜的結構，從根本上解決了傳統制造受制于模具的缺陷；
３）3D打印可以利用“從下而上”的堆積方式，對于實現非勻致材料、功能梯度的器件更有優勢；
４）3D打印技術有利于小規模生產和個性化訂制，屬于腦力密集型行業，對生產場地要求低，環保且低能耗；
５）3D打印能夠實現“設計即生產”，可以更快捷回應市場需求。
因此，近年來3D打印技術獲得了迅猛發展，已經在工業造型、機械制造、軍事、建筑、影視、家電輕工、醫學、考古、文化藝術、雕刻、首飾等領域都得到廣泛應用，同時吸引了國內外工業界、投資界、學術界、新聞媒體和社會公眾的熱切關注。我國政府部門也開始關注并制訂3D打印技術的發展規劃，如工信部、發改委、財政部于2015年２月印發《國家增材制造產業發展推進計劃（2015-2016年）》，對３Ｄ打印的發展做出了政策上的推動。可見，3D打印技術必將成為下一個具有廣闊前景的朝陽產業。
３Ｄ打印技術內容涵蓋廣闊，涉及的技術包括ＣＡＤ建模、３Ｄ測量、接口和切片軟件、數控程序、打印工藝、機械設計、３Ｄ打印材料等。其中，現階段制約３Ｄ打印技術發展的因素主要有兩個：打印工藝（技術方法）和打印材料。同時，打印工藝和打印材料之間存在密不可分的關系，特定的打印工藝只能適合于打印特定的打印材料，而特定的打印材料則需要利用特定的打印工藝才能成功實現３Ｄ成型。以塑料為代表的高分子聚合物具有在相對較低溫度下的熱塑性，良好的熱流動性與快速冷卻粘接性，或在一定條件（如光）的引發下快速固化的能力，因此在３Ｄ打印領域得到快速的應用和發展。同時，高分子材料的粘結特性允許其能夠與較難以成型的陶瓷、玻璃、纖維、無機粉末、金屬粉末等形成全新的復合材料，從而大大擴展３Ｄ打印的應用范圍。因此，高分子材料成為目前３Ｄ打印領域基本的和發展最為成熟的打印材料，接下來我們主要介紹和討論了常用高分子３Ｄ打印材料及對應的打印技術。
１熱塑性高分子及其主要打印工藝
1.1３Ｄ打印用熱塑性高分子
熱塑性的高分子聚合物很容易進行擠出、吹塑和注射加工，因此成為３Ｄ打印高分子材料中開發最為成熟的類型，這些材料包括多種工程塑料和生物塑料，在打印材料制備時一般以絲狀的耗材出現。工程塑料是目前應用范圍較廣的３Ｄ打印材料，這類材料具有良好的機械強度和耐候性，熱穩定性也比較理想，因此，以這些材料打印出的產品能夠用于大多數工業和民用場合，典型的３Ｄ打印用工程塑料有丙烯腈－丁二烯－苯乙共聚物(ABS)、聚碳酸酯（PC）和聚酰胺（尼龍，PA）等。ABS是最早用于熔融沉積成型（FDM）技術的材料，目前也是ＦＤＭ打印工藝領域最常用的熱塑性耗材。
該材料打印溫度為210-260℃，玻璃轉化溫度為105℃，打印時需要底板加熱。ABS具有相當多的優點，如強度較高、韌性較好、耐沖擊、絕緣性能好、抗腐蝕、耐低溫、容易出絲和著色等，其打印產品質量穩定，強度也較為理想。然而，ABS打印時需要加熱，同時這種材料遇冷收縮特性明顯，在溫度場不均勻的情況下，可能會從加熱板上局部脫落，造成翹曲、開裂等質量問題，此外其打印時可能產生強烈的氣味。為了改善ＡＢＳ打印的成型質量，許多研究者進行了３Ｄ打印用ＡＢＳ耗材的改性工作，往ＡＢＳ中加入填充材料或對其進行共混改性是提高其打印性能的有效途徑。
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