隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展和市長(zhǎng)/市場(chǎng)需求的爆發(fā),3D打印行業(yè)進(jìn)入了快速增長(zhǎng)期,帶動(dòng)了與之相關(guān)的3D打印機(jī)附件、3D打印資料和3D打印服務(wù)等產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。
特別是3D打印材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,種類日趨豐富,正成為3D打印技術(shù)的重要推動(dòng)力。隨著3D打印技術(shù)的深入發(fā)展與融合,不僅可用于模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域制造模型,還逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造,市場(chǎng)規(guī)??焖贁U(kuò)增。數(shù)據(jù)顯示,2020年世界3D打印市場(chǎng)規(guī)模約為154億美元,中國(guó)3D打印規(guī)模約為44億美元,預(yù)計(jì)2023年世界3D打印市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到349億美元。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),3D打印技術(shù)的行業(yè)應(yīng)用主要分布于消費(fèi)電子、汽車、模具、醫(yī)療以及航空航天、建筑、船舶、核工業(yè)、科研等領(lǐng)域;根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)節(jié)來看,3D打印技術(shù)目前主要用于設(shè)計(jì)樣品、展示模型及模具的生產(chǎn)制造,并成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)、修復(fù)和快速原型制造的重要實(shí)現(xiàn)方式。
從供應(yīng)領(lǐng)域來看,目前3D打印收入規(guī)模較大的也主要聚焦于工業(yè)級(jí)領(lǐng)域。根據(jù)初步統(tǒng)計(jì)顯示,2020年3D打印相關(guān)業(yè)務(wù)收入過億的中國(guó)企業(yè)有29家,其中工業(yè)級(jí)的有16家,占57%;消費(fèi)級(jí)的12家,占43%。隨著3D打印規(guī)?;纳钊?,設(shè)備和材料都越來越成熟和穩(wěn)定,尤其是3D打印材料的品類日趨豐富。
那么,用于3D打印的材料都有哪些呢?
3D打印的材料主要有光敏樹脂材料、工程塑料材料、金屬材料、陶瓷材料、生物材料、橡膠材料、石墨烯材料等這幾大類,具體來看:
光敏樹脂材料:在紫外線照射下,這類材料在鍵結(jié)時(shí),聚合物由膠質(zhì)樹脂轉(zhuǎn)變成堅(jiān)硬物質(zhì),具有機(jī)械程度高,無揮發(fā)性氣味,適用領(lǐng)域廣,便于存儲(chǔ)等特點(diǎn)。
3D打印機(jī)可將多層細(xì)微可固化液態(tài)光敏樹脂噴射到建造托盤上,并且使用紫外線將其固化,同時(shí)將這些薄層不斷累積,從而制造出精準(zhǔn)的原型或生產(chǎn)零件。
工程塑料材料:包括ABS材料、聚碳酸酯材料和聚酰胺材料。ABS材料是十分容易打印,市面上的擠出機(jī)都能很順滑的擠出。3D打印機(jī)能夠?qū)⑦@些材料通過一次噴射單一材料,或同時(shí)噴射多種基本材料來打印應(yīng)用于制造工業(yè)、化工等不同領(lǐng)域的產(chǎn)品。ABS打印時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣味,可回收不可降解,但強(qiáng)度高,韌性比較好,尺寸穩(wěn)定性高,是目前市面上非常常用的3D打印材料。
金屬材料:有鈦合金材料、鋁合金材料、不銹鋼材料等。這類材料配合3D打印技術(shù),制造出來的產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械領(lǐng)域等,對(duì)材料有特殊性要求的領(lǐng)域。
陶瓷材料:包括粘土、高嶺土等天然硅酸鹽材料和氧化物陶瓷材料、氮化物陶瓷材料、碳化物陶瓷材料等。這些材料有著硬度高、耐高溫、物理化學(xué)性能穩(wěn)定等聚合物和金屬材料不具備的優(yōu)勢(shì),因此,3D打印的產(chǎn)品在航天航空、汽車、生物醫(yī)療等行業(yè)有著廣闊的應(yīng)用前景。
生物材料:有生物醫(yī)用金屬材料、生物醫(yī)用高分子材料、生物醫(yī)用陶瓷材料和生物衍生材料,如聚乳酸(PLA)、膠原、絲蛋白等。聚乳酸(PLA)是可再生資源(淀粉、玉米)的衍生物,無刺激性氣味,成本小,應(yīng)用于3D打印機(jī),打印的產(chǎn)品被應(yīng)用于消費(fèi)類、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域,具有色彩明亮、光澤度良好、不會(huì)收縮等特點(diǎn)。
橡膠材料:具有肖氏A級(jí)硬度、斷裂伸長(zhǎng)率、抗撕裂強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度等優(yōu)勢(shì)。因此,橡膠材料與3D打印機(jī)結(jié)合,3D打印的橡膠產(chǎn)品大多用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品、醫(yī)療設(shè)備以及汽車內(nèi)飾材料等。
石墨烯材料:有著優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性等諸多優(yōu)勢(shì),將其用于3D打印產(chǎn)品,可替代各種傳統(tǒng)材料,在納米電子器件、光電化學(xué)電池以及超輕型飛機(jī)材料等研究領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用潛力。
亞克力材料:也稱為有機(jī)玻璃,是一種開發(fā)較早的可塑性高分子材料。該材料因其具有較好的透明性、外觀優(yōu)美、易加工、易染色,以及較好的耐磨性,耐高溫性和化學(xué)穩(wěn)定性。因此,3D打印機(jī)打印的產(chǎn)品主要應(yīng)用用建筑、工業(yè)和廣告、照明行業(yè)。
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