3D打印，又稱增材制造立骄，是以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，將材料逐層堆積形成三維實體的技術(shù)贞倒，它對傳統(tǒng)的工藝流程辨埃、生產(chǎn)線、工廠模式紫颈、產(chǎn)業(yè)鏈組合產(chǎn)生了深刻影響下风，是制造領(lǐng)域正在迅速發(fā)展的一項新興技術(shù)，被稱為“具有工業(yè)革命意義的制造技術(shù)”嘁汗。目前鹤肥，3D打印已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于學(xué)校教育永音、產(chǎn)品設(shè)計、醫(yī)療冠樱、航空等領(lǐng)域炭箭。

當(dāng)前，全球范圍內(nèi)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)革命正在萌發(fā)颠舞，世界各國紛紛將增材制造作為未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新增長點菌司，推動增材制造技術(shù)與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、新材料技術(shù)粤铭、新設(shè)計理念的加速融合挖胃。全球制造、消費模式開始重塑梆惯，增材制造產(chǎn)業(yè)將迎來巨大的發(fā)展機遇酱鸭。與發(fā)達(dá)國家相比，我國增材制造產(chǎn)業(yè)尚存在關(guān)鍵技術(shù)滯后加袋、創(chuàng)新能力不足凛辣、高端裝備及零部件質(zhì)量可靠性有待提升、應(yīng)用廣度深度有待提高等問題职烧。

目前，我國高度重視增材制造產(chǎn)業(yè)防泵，將其作為《中國制造2025》的發(fā)展重點蚀之。為貫徹落實《中國制造2025》，推進我國增材制造產(chǎn)業(yè)快速可持續(xù)發(fā)展捷泞，加快培育制造業(yè)發(fā)展新動能足删，2017年11月，國家十二部委聯(lián)合制定了《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃（2017－2020年）》锁右，計劃內(nèi)容當(dāng)中的基本原則和重點任務(wù)的第一點就是強化創(chuàng)新搜痕，提高創(chuàng)新能力。

PLA（Polylactic acid）队趁，中文名稱聚乳酸绍撇，又名聚丙交酯，以植物（比如玉米松摘、甘蔗）淀粉為主要原料合成的半結(jié)晶型的熱塑性脂肪族聚酯督垮，ρ約為1．24g／cm3，Tg約為60℃乳栈，Tm約為175℃影啸，模具成型收縮率為0．2％～0．4％，具有生物可降解性组伤，其降解產(chǎn)物為CO2和H2O羡财，其廢棄物不會對環(huán)境造成污染监镰，PLA材料的生命循環(huán)如圖1所示。PLA材料可通過傳統(tǒng)的擠出伐怀、吹塑俐芬、注塑、3D打印等成型方式進行加工改艇，被廣泛應(yīng)用于餐具收班、包裝、3D打印等領(lǐng)域谒兄。目前摔桦，3D打印成形原理主要包括FDM型／SLS型／SLA型三種，3D打印成型主要由打印機和材料組成承疲，打印機是輔助成型的工具邻耕，材料才是關(guān)鍵。材料種類和性能的制約燕鸽，是影響3D打印發(fā)展的重要影響因素兄世，也是目前3D打印材料發(fā)展的現(xiàn)狀。下面主要介紹FDM打印成型所采用的PLA材料啊研，PLA材料是目前很受歡迎的材料御滩，也是FDM打印成型中使用最多的材料，占到70％以上党远。

圖1 PLA生命循環(huán)圖

PLA材料之所以能被FDM打印成型削解，其一是因為有較低的收縮率，使得打印成型件的尺寸穩(wěn)定性較好蒸败，比如成型件無翹曲無開裂的現(xiàn)象圾恐；其二是因為其環(huán)保性，包括合成的單體來源和生物可降解性雅沽，使得打印時沒有刺鼻的氣味擂椎，其廢棄物也可以被降解成對環(huán)境無污染的物體；其三是因為其較弱的結(jié)晶能力蚜症，使得材料在打印出料時的冷卻定型速度與打印機的供料速度相匹配融卿，進而使得打印不會出現(xiàn)堵塞打印機噴嘴的現(xiàn)象。

但是鼎示，由于PLA材料韌性較差的缺點同嚷，導(dǎo)致PLA材料在打印的過程中，也會出現(xiàn)一系列的問題虫店。比如PLA材料在擠出加工成線條甫知，放置2個月后，會出現(xiàn)脆斷或不穩(wěn)定韌性的現(xiàn)象，導(dǎo)致客戶在打印的過程中出現(xiàn)線條卡斷或自動斷裂的現(xiàn)象诡蜓，自動斷裂如圖2所示熬甫，嚴(yán)重影響正常打印。

圖2 線條自動斷裂圖

PLA線條材料的韌性差蔓罚，是市場上最為普遍又嚴(yán)重的問題椿肩。針對這個缺點，很多公司都在進行改性優(yōu)化豺谈，但是仍然未有明顯的改善郑象。3D打印機技術(shù)本身就是一項創(chuàng)新的成型制造技術(shù)，但是如果材料沒有創(chuàng)新的話茬末，是很難滿足客戶的不同需求的厂榛，最終也會導(dǎo)致3D打印行業(yè)發(fā)展緩慢或終止。

材料韌性差丽惭，一般的思維都是直接增韌改性击奶，提高沖擊強度值，這也是傳統(tǒng)改性通用的原理责掏，但是經(jīng)過很多次的試驗驗證柜砾，3D打印PLA材料即使沖擊強度值通過改性提高幾倍甚至幾十倍，在從改性顆粒生產(chǎn)成線條后换衬，放置2個月以上芬莫，仍然會出現(xiàn)發(fā)脆或不穩(wěn)定韌性的現(xiàn)象。還有一個更為重要的問題就是增韌劑的大量添加歪眨，一方面會導(dǎo)致打印成型件發(fā)生翹曲的現(xiàn)象京多，這是因為增韌劑的加入提高了材料的收縮率，另一方面會影響材料的流動性基际，使得打印材料的溫度不得不提高，超過了PLA材料本來的打印溫度办溶。

金旸3D研發(fā)團隊袍砚，首先對PLA材料的分子結(jié)構(gòu)，降解原理進行了大量的資料搜索和研究抠阴，再結(jié)合3D打印成型所必須要滿足的基本條件槐伍，制定了特殊的開發(fā)方案，我們制定方案的思路如下：

一粥割、增韌劑的選擇

1凌红、從分子結(jié)構(gòu)方面考慮：增韌劑結(jié)構(gòu)中要有能與PLA所含基團發(fā)生反應(yīng)的基團，使得增韌效果更為明顯突妇。

2硬纤、從生物降解原理方面考慮：增韌劑結(jié)構(gòu)中盡量不含有易吸水的基團，因為水分會促進PLA材料的降解赃磨，最終會加快材料韌性的衰減速率筝家。

二洼裤、降解抑制劑的選擇

從分子結(jié)構(gòu)方面考慮：加入帶有擴鏈劑作用的助劑或可以封端PLA官能團的助劑。

三溪王、降低收縮率的助劑選擇

1腮鞍、從增韌劑的選擇方面考慮：增韌劑本身的收縮率要跟PLA材料的接近。

2莹菱、填充物方面考慮：一方面填充物的微觀形狀最好是球狀的移国，使得在降低改性材料收縮率的同時，可以實現(xiàn)各向同性收縮的效果道伟；另一方面填充物不能帶有明顯的促進結(jié)晶的作用迹缀，否則冷卻速度的加快，很可能會導(dǎo)致材料在打印的過程中出現(xiàn)堵塞噴嘴的現(xiàn)象皱卓。

四裹芝、從3D打印標(biāo)準(zhǔn)線條的生產(chǎn)考慮

所有的助劑不能加入太多，否則會影響線條生產(chǎn)時線徑的穩(wěn)定性娜汁，比如線條尺寸的公差偏大臀匹，最終無法滿足打印機的正常輸送進料。

五油后、從打印成型件的外觀考慮

所有的助劑挠站，尤其是填充物的添加必須適量，否則由于填充物的分散問題容书，導(dǎo)致線條材料打印成型件的表面精度變差恃藐，比如表面粗糙，有明顯的顆粒藤棕。

根據(jù)以上思路自拖，我們制定的特殊方案，經(jīng)過多次的試驗和客戶驗證朴树，終于成功開發(fā)出一款高韌性保持率的PLA材料宏查，也是目前市場上極具創(chuàng)新性的材料，攻克了3D打印PLA線條材料發(fā)脆這一技術(shù)難題榨惭，真正解決了3D打印客戶長久以來的困擾骡拐，此項創(chuàng)新技術(shù)屬于全球首創(chuàng)。

經(jīng)過實際的驗證得出以下結(jié)果：金旸高韌性保持率PLA材料忿项，在空氣當(dāng)中放置8個月以上蓉冈，也不會出現(xiàn)發(fā)脆或不穩(wěn)定韌性的現(xiàn)象，此款材料具有較高的韌性保持率轩触、良好的打印效果寞酿，而且解決了打印支撐難去除的問題；同時，它也可以直接代替部分添加鈦白粉而成的白色材料熟嫩。由于該款材料未添加難分散的鈦白粉秦踪，進而使得打印成型件的外觀及精度非常理想，這也是它深受客戶青睞的一個重要原因掸茅。

金旸PLA材料生產(chǎn)的線條及打印成型如圖3所示椅邓。 所示

圖3 PLA打印線條及打印成型圖

由于生產(chǎn)FDM－3D材料的進入門檻比較低，導(dǎo)致很多PLA材料生產(chǎn)商涌入這個行業(yè)昧狮，同質(zhì)化問題越來越嚴(yán)重景馁，卻始終缺少一款客戶真正滿意的好產(chǎn)品。金旸3D研發(fā)團隊正是基于這個行業(yè)痛點逗鸣，從客戶需求出發(fā)合住，以技術(shù)創(chuàng)新為核心，經(jīng)過長時間的前期研究特与、論證才構(gòu)思出研發(fā)創(chuàng)新思路释何，制定出研發(fā)方案，再經(jīng)過反復(fù)多次的試驗和客戶驗證注括，最終開發(fā)出具有技術(shù)領(lǐng)先性坯肿、充分滿足客戶需求的好材料。

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