根據(jù)3D 打印方法的不同，要求材料的形態(tài)也有所不同。熔融沉積成形（Fused Deposition Modeling，F(xiàn)DM）使用的是絲材，激光選區(qū)燒結(jié)（Selective Laser Sintering，SLS）則使用的是粉材。由于工業(yè)上常用的聚合物原料大多以顆粒為主，制成絲材或粉材都要進(jìn)行二次加工，提高了3D打印耗材的使用成本，目前也有一些單位開始研發(fā)以顆粒為原料的3D打印裝備。下面對(duì)幾種有代表性的材料進(jìn)行介紹。

PLA 和ABS 是FDM 最常用的耗材，因價(jià)格便宜而十分普及。ABS 是常見的工程塑料，具有較好的機(jī)械性能，但3D 打印條件要求苛刻，在打印過程中容易產(chǎn)生翹曲變形，且易產(chǎn)生刺激性氣味。PLA 是可降解的環(huán)保塑料，打印性能較好，是一種較為理想的3D 打印熱塑性聚合物，已廣泛應(yīng)用于教育、醫(yī)療、建筑、模具設(shè)計(jì)等行業(yè)。此外，PLA 還具有良好的生物相容性，加入羥基磷灰石改性的PLA可用于組織工程支架的制造。

PA是一種半晶態(tài)聚合物，經(jīng)SLS成形后能得到高致密度且高強(qiáng)度的零件，是SLS 的主要耗材之一。SLS中所使用的PA需具有較高的球形度及粒徑均勻性，通常采用低溫粉碎法制備得到。通過加入玻璃微珠、粘土、鋁粉、碳纖維等無機(jī)材料可制備出PA復(fù)合粉末，這些無機(jī)填料的加入能顯著提高某些方面的性能，如強(qiáng)度、耐熱性能、導(dǎo)電性等，以滿足不同領(lǐng)域的應(yīng)用需求。

PCL 是一種無毒、低熔點(diǎn)的熱塑性塑料，PCL絲材主要作為兒童使用的3D打印筆的耗材，因成形溫度較低（80~100°C）而有較高的安全性。值得一提的是，PCL具有優(yōu)異的生物相容性和降解性，可以作為生物醫(yī)療中組織工程支架的材料，通過摻雜納米羥基磷灰石等材料還能夠改善力學(xué)性能及生物相容性。此外PCL 材料還具有一定的形狀記憶效應(yīng)，在4D打印方面有一定的潛力。

TPU 是一種具有良好彈性的熱塑性聚合物，其硬度范圍寬且可調(diào)，有一定的耐磨性、耐油性，適用于鞋材、個(gè)人消費(fèi)品、工業(yè)零件等的制造。結(jié)合3D打印技術(shù)可以制造出傳統(tǒng)成形工藝難以制造的復(fù)雜多孔結(jié)構(gòu)，使得制件擁有獨(dú)特且可調(diào)控的力學(xué)性能。采用SLS 工藝打印的多孔結(jié)構(gòu)TPU鞋墊的彈性性能和使用強(qiáng)度已達(dá)到市場(chǎng)使用標(biāo)準(zhǔn)。

PEEK 是一種半晶態(tài)聚合物，具有高熔點(diǎn)（343°C）和優(yōu)異的力學(xué)性能，生物相容性也十分出色， 是目前研究較熱的3D 打印材料。純PEEK 的楊氏模量為3.86±0.72 GPa，經(jīng)碳纖維增強(qiáng)后可達(dá)21.1±2.3 GPa，與人骨的楊氏模量最為接近，可以有效避免植入人體后與人骨產(chǎn)生的應(yīng)力遮擋以及松動(dòng)現(xiàn)象，是一種理想的骨科植入物材料。采用3D 打印技術(shù)制造的PEEK 植入體（圖1）能夠很好地滿足不同患者不同病情的個(gè)性化植入物定制需求，目前國內(nèi)3D打印PEEK植入物已經(jīng)在臨床上取得了較好的效果。

圖1 胸骨假體CAD模型及實(shí)物

水凝膠是一種具有交聯(lián)三維網(wǎng)絡(luò)的高分子結(jié)構(gòu)，能夠吸收并保持大量的水分（可達(dá)99%）。根據(jù)聚合物來源的不同，可分為天然水凝膠與合成水凝膠。前者如明膠、瓊脂、海藻酸鈉等具有較高的溶脹性，機(jī)械性能相對(duì)較差，限制了其應(yīng)用范圍。后者由于水凝膠的成分、結(jié)構(gòu)、交聯(lián)度可調(diào)，使得合成水凝膠的各項(xiàng)性能可以在較大范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)控；同時(shí)，合成水凝膠重復(fù)性好，能夠進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)制造，因此得到國內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注。

傳統(tǒng)的水凝膠已經(jīng)在制造隱形眼鏡、創(chuàng)傷修復(fù)中取得了較多的應(yīng)用。水凝膠作為組織工程的理想材料，在該領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分廣闊。除此之外，水凝膠還可以作為傳感器的材料，這是利用了它的膨脹行為和擴(kuò)散系數(shù)隨著周圍環(huán)境變化的特性。傳統(tǒng)水凝膠成形主要依靠模具，無法制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)；采用3D 打印技術(shù)成形水凝膠，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜形狀的制造，還能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜孔隙甚至梯度結(jié)構(gòu)的制造，使得3D打印的水凝膠具有傳統(tǒng)制造方式無法獲得的性能。此外，水凝膠中可以加入活細(xì)胞，使得3D打印人體器官成為可能。

水凝膠的3D打印方法包括光固化成形及直寫成形（Direct Ink Writing，DIW）。用于光固化成形的水凝膠成分與光敏樹脂類似，包括溶劑、單體、交聯(lián)劑、光引發(fā)劑等，可以添加無機(jī)填料以實(shí)現(xiàn)水凝膠性能的調(diào)控。直寫成形是3D打印水凝膠更普及的一種形式。打印時(shí)將水凝膠置于注射器中，采用電腦根據(jù)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)控制注射器運(yùn)動(dòng)及擠出，擠出的水凝膠在外界條件的刺激（溫度、水分、pH、光照等）下固化。為了滿足3D打印的要求，通常要求水凝膠的固化速度足夠快，或者流變性能滿足在打印時(shí)不發(fā)生變形，才能實(shí)現(xiàn)成功的打印。目前，商業(yè)化的水凝膠打印材料較少，大多數(shù)都處于實(shí)驗(yàn)室研制階段。

(責(zé)任編輯：admin)

• 改裝|3D打印機(jī)創(chuàng)意改裝來
• 3D打印到底離我們有多近？
• 3D打印如何打造未來？
• 有關(guān)3D打印工業(yè)設(shè)計(jì)原型產(chǎn)
• 3D打印一個(gè)模型多少錢？
• 3D打印技術(shù)科普全解

• ·改裝|3D打印機(jī)創(chuàng)意改裝來了
• ·普通桌面級(jí)3D打印機(jī)與工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)的
• ·LD-006光固化3D打印機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域有哪些
• ·有了3D打印機(jī)，后期該如何維護(hù)呢
• ·3D打印機(jī)擠出機(jī)指南 創(chuàng)想三維
• ·3D打印到底離我們有多近？3分鐘帶你讀
• ·你真的認(rèn)識(shí)光固化3d打印耗材嗎？
• ·為了提高打印質(zhì)量，教你如何快速清理料