Page 89 - 《橡塑技术与装备》2024年2期

工艺与设备 陶永亮 等·高分子材料 3D 打印应用与案例

高分子材料 3D 打印应用与案例

1
陶永亮 ，杨建京 2
(1. 重庆川仪工程塑料有限公司，重庆 400712 ；
2. 广东模科激光科技有限公司，广东 珠海 519001)

摘要 ： 高分子材料 3D 打印是增材制造的重要部分，其 3D 打印方式较多，发展前景广阔。本文以高分子材料在 3D 打印领域
应用为主，讲述了常用的三种高分子材料 3D 打印方式原理和实际应用案例，介绍了其他四种高分子材料 3D 打印方式原理及技术
要点，了解了我国聚合物 3D 打印机向超大型高温型发展的动态以及 3D 打印丝材转向使用粒料节约材料成本，兼容多种高性能
3D 打印材料，让聚合物 3D 打印更好地为国民经济发展增添新动能。
关键词 ： 高分子材料 ；聚合物 ； 3D 打印 ；增材制造 ； FDM ； SLS ； SLA
中图分类号 ： TQ320.63 文章编号 ： 1009-797X(2024)02-0035-07
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2024.02.009

3D 打印技术被人们称为增材制造，它是以数字 济人》称为是第三次工业革命。
模型文件为基础，运用粉末金属或聚合物等可黏结性 增材制造技术有多种分类，根据材料的不同，
材料，通过逐层打印的方式来完成实体制造的技术 [1] 。 可以分为金属丝材、金属粉末和非金属材料等，根据
3D 打印是指通过光固化、选择性激光烧结、熔融堆积 热源分类有激光、电子束、等离子弧、电弧等，根据
等加工技术，使材料一点一点累加，形成需要的形状。 增材的形式可分铺粉、送粉和送丝方式。本文主要是
3D 打印 1984 年开始在实验室研究，至今快 40 年历史， 以高分子材料 3D 打印进行介绍，如表 1 所示 [5] 。
3D 打印实现了制造方式从等材、减材到增材的重大转 高分子材料作为 3D 打印的重要部分，材料方面
变，改变了传统制造的理念和模式，大幅缩减了产品 也是起到举足轻重的作用，目前常用 3D 打印高分子
开发周期与成本，也会推动材料革命，具有重大价值 [2] 。 材料有聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、
目前，3D 打印技术已在航空航天、军工、医疗、教育、 ABS 等。在光固化立体印刷中的齐聚物种类繁多，其
汽车、机械装备等领域的零部件加工以及模具制造方 中应用较多的主要有聚氨酯丙烯酸树脂、环氧丙烯酸
面得到广泛地应用 [3] 。3D 打印涉及加工材料有金属材 树脂、聚丙烯酸树脂以及氨基丙烯酸树脂。目前应用
料、高分子材料、陶瓷材料、石墨烯材料等这几大类 较多的 3D 打印高分子材料技术主要有熔融沉积成型
[4] 。本文将主要以高分子材料（聚合物）为主，对 3D FDM、选择性激光烧结 SLS、光固化立体印刷 SLA

打印在工程塑料应用做些讨论与分享。 等 [6] ，还有数字光处理 DLP，多射流熔融技术 MJF，
选择性热烧结 SHS，分层实体成型法 LOM 工艺方式，
1 高分子材料 3D 打印方法介绍 本文将做些介绍。
增材制造（Additive manufacturing，简称 AM）
技术，是一种与传统的材料去除加工方法相反的，通 2 高分子材料 3D 打印主要方法与案例
过 CAD 设计模型，采用离散材料（液体、粉末、线材） 2.1 熔融沉积成型 FDM
逐层堆积制造三维实体的技术。通俗也称 3D 打印技 FDM（Fused Deposition Modeling）熔融沉积
术（3D Print-ing）是制造业领域正在迅速发展的一 成型，由美国学者 Scott Crump 于 1988 年研制成功。
项新兴技术，被称为 “ 具有工业革命意义制造技术 ”， FDM 就是利用热塑性材料的热熔型、黏接性，在高温
其核心是数字化、智能化制造，实现了随时、随地、
作者简介 ：陶永亮（1956-），男，教授级高级工程师，主
按需生产。从 19 世纪 80 年代第一台 3D 打印机诞生 要从事高分子材料应用与模塑成型工艺研究。
以来，增材制造技术得到了迅速发展，被英国杂志《经 收稿日期 ：2023-03-03

年
2024 第 50 卷 ·35·