受全球疫情影響，原計劃以線上和線下相結合方式舉(ju) 辦的德國增材製造展FormnextConnect2020於(yu) 2020年11月10日至13日在線上舉(ju) 辦。材料作為(wei) 增材製造的關(guan) 鍵點之一，在新產(chan) 品的開發、技術設計和可持續發展等方麵也發揮著舉(ju) 足輕重的作用。

作為(wei) 塑料人，自然最關(guan) 注塑料材料目前在增材製造領域的技術發展。在本屆FormnextConnect展上，我們(men) 可以注意到許多企業(ye) 采用強強聯合的方式，展開合作，發揮其在各自領域的優(you) 勢，創造出“1+1>2”的效應。對此，本刊特作整理，以饗讀者。與(yu) 此同時，我們(men) 也借此文對增材製造領域和塑料行業(ye) 相關(guan) 的部分新技術加以介紹。

“1+1>2””，跨領域協同融合創新

贏創×惠普：開發用於(yu) MultiJetFusion3D打印技術的熱塑性彈性體(ti)

贏創與(yu) 其長期行業(ye) 合作夥(huo) 伴惠普一起，聯合開發了一款主要應用於(yu) 3D打印領域的全新彈性體(ti) 。此款聯合開發的新材料是一種基於(yu) 熱塑性聚酰胺（TPA）的柔性高性能特種粉末，並針對行業(ye) 領先的惠普MultiJetFusion™（多射流熔融）技術進行了優(you) 化，在FormnextConnect2020展上亮相。

據悉，該新型TPA粉末是一種柔性、輕質的打印材料，其特點是密度極低，僅(jin) 為(wei) 1.01g/cm³，邵氏A硬度為(wei) 91。這一高性能粉末非常適合用於(yu) 對延展性和能量回饋有較高要求的功能性高科技3D塑料部件，如，運動器材或汽車部件等原型和係列產(chan) 品。

華曙高科×TIGERCoatings：開發創新熱固SLS材料

11月9日，華曙歐洲分公司和TIGERCoatingsGmbH&Co.KG聯合宣布，在華曙HT252P開源增材製造係統上成功開發出創新的熱固SLS材料TIGITAL3D-Set371，這種行業(ye) 領先的熱固材料，計劃於(yu) 11月底正式向市場推廣，並為(wei) 增材製造行業(ye) 帶來更多創新的選擇。

據悉，這種創新熱固SLS材料具備優(you) 異特性：高度阻燃性，符合工業(ye) 應用特別是航空功能部件的材料需求；具有出色的機械性能；具有很好的阻電特性；高溫條件下可保持尺寸精度；化學耐腐蝕性好，穩定性高。這些特性使得該材料可廣泛運用於(yu) 電子元器件、汽車（特別是引擎係統和電子係統等）、運輸、航空航天等行業(ye) 。該材料的SLS加工溫度低，並且幾乎可實現超高材料回收，最大程度實現環保生產(chan) 過程。除此之外，該材料能夠實現各種顏色的功能部件打印，並保證SLS級別的機械性能。

維捷×科思創：開發首款用於(yu) 高速燒結工藝的TPU材料

voxeljet-維捷展示了基於(yu) 粘結劑噴射工藝及基於(yu) 高速燒結工藝（HSS）的兩(liang) 類3D打印係統，並在今年重點展示了三種技術：“工業(ye) 鑄造型芯打印”，voxeljet憑借經典鑄造技術與(yu) 靈活的增材製造工藝的智能融合，旨在為(wei) 汽車行業(ye) 的金屬鑄造型芯實現全自動增材製造生產(chan) ；高速燒結3D打印技術在注塑替代領域的進一步發展；與(yu) 材料企業(ye) 科思創開發的首款用於(yu) 高速燒結工藝的TPU材料。TPU通常有助於(yu) 提高基於(yu) 粉末的3D打印工藝的可持續性，由於(yu) 構建室溫度較低，高達100％的非燒結粉末還可以在工藝中重複使用。

除此外，科思創也在FormnextConnect2020上亮相，展出多款產(chan) 品。致力於(yu) 推行循環經濟，科思創展示了由替代原材料製成的產(chan) 品，如再生塑料和基於(yu) CO的cardyon®品牌產(chan) 品。目前，科思創還正在開發用於(yu) 3D打印的部分生物基產(chan) 品，其中近50%的碳含量來自生物質。其中一種這樣的材料已經被用於(yu) 使用選擇性激光燒結（SLS）打印鞋墊。

西門子×EOS×DyeMansion：利用聚合物實現增材製造工業(ye) 化

西門子以“為(wei) 實現增材製造下一步工業(ye) 化而合作”為(wei) 主題，在FormnextConnect2020上展示其針對增材製造工業(ye) 化的數字化企業(ye) 業(ye) 務組合，以及與(yu) 合作夥(huo) 伴在增材製造領域的共創成果。西門子重點展示其與(yu) EOS和DyeMansion的合作——三方將共同打造首家增材製造虛擬工廠，用於(yu) 聚合物選擇性激光燒結的工業(ye) 化生產(chan) 。據悉，西門子和EOS、DyeMansion將以鞋中底應用為(wei) 例，在獨立而經濟地考慮設計、貼合度和顏色等參數的情況下，展示在整個(ge) 價(jia) 值鏈上如何用聚合物材料和SLS設備實現工業(ye) 化生產(chan) 。

據EOS歐洲、中東(dong) 和非洲地區高級副總裁MarkusGlasser介紹，對於(yu) 批量生產(chan) ，可以無縫集成到自動化生產(chan) 中的EOSP500正在此合作中發揮作用。EOSP500製造平台非常適合工業(ye) 規模的塑料零件激光燒結。該係統能夠以高達300°C的工作溫度加工高分子材料，可實現最佳的材料靈活性。其主要優(you) 勢之一是具有自動化能力，可在保持穩定、高質量零件的同時實現生產(chan) 效率的全麵提升。這確保了零件成本的經濟性，甚至可以在一夜之間生產(chan) 出增材製造的零件。

抓住機遇=不斷突破的新技術

近年來，隨著3D打印浪潮的猛烈來襲，我們(men) 看到用於(yu) 3D打印的塑料材料及其相關(guan) 製造技術不斷突破和更新。近期，就有一些塑料相關(guan) 3D打印技術的突破：不需用電的3D打印塑料電子控製器、金屬塑料混合製品、“一滴樹脂打印一顆牙”的超高精度3D打印方法……讓人倍感驚喜！

用3D打印塑料控製電子設備

近期，華盛頓大學的研究人員設計了一種方法，使用3D打印塑料來創建無需電池或電子設備就能與(yu) 智能手機或其他接入Wi-Fi的設備通信。比如，用一塊3D打印塑料控製空調，再也不需要定期更換電池。為(wei) 了確保塑料物體(ti) 能夠反射無線信號，研究人員采用了具有導電特性的複合塑料細絲(si) ，其中帶有銅和石墨烯碎屑。研究人員使用現有的3D打印機打印這些材料，當環境中有周圍的Wi-Fi信號時，這些塑料物體(ti) 可以利用複合塑料材料來反射信號。而為(wei) 了實現設備間的數據交流，研究人員巧妙地利用齒輪來代表二進製編碼(0和1)，用齒輪上有無齒來表示0和1。

據悉，這項技術的運用不隻是用塑料控製聯網設備，通過采集和交流數據，可以實現更多功能。比如，在此前研究人員公布的演示中，通過用3D打印塑料製作的洗衣液瓶蓋，可以自動檢測瓶中洗衣液的剩餘(yu) 量並向手機發送通知，通過進一步設置，甚至可以實現自動在網上購買(mai) 新的洗衣液。這一演示顯示出其可行性，在其他方麵，比如醫療，這種技術可以幫助患者實現自動監測藥物剩量和自動購買(mai) 功能。考慮到Wi-Fi目前的普及率，這一技術的實現環境可以說已經成熟，不過投入商業(ye) 使用可能還需要一段時間。

實現精準按需打印：“用一滴樹脂打印一顆牙”

基於(yu) 光固化的連續3D打印技術已成為(wei) 構造3D結構最有前途的方法之一，但是其精度和材料利用率在連續快速打印過程中受到限製。並且在高速打印時，樹脂紫外固化過程的放熱會(hui) 讓打印過程變得不穩定，導致樹脂殘留，降低3D打印的分辨率。中國科學院化學研究所研究人員提出單墨滴3D打印策略，通過引入可退浸潤的“三相接觸線”，顯著提高了3D打印的精度和穩定性，實現一滴成型。

研究人員通過實驗：將一滴樹脂滴在被稱為(wei) “固化界麵”的透明板上，準備好接受已輸入好設計參數的紫外光，隨著紫外光的投影，樹脂一層一層變成固態，一顆牙齒逐漸在成型平台下顯現，光滑、潔白。可以看到，單墨滴可完全轉化為(wei) 所設計的牙齒結構，並且具有邊緣完整性。在業(ye) 內(nei) 專(zhuan) 家看來，這項研究實現了最高材料利用率的高精度3D打印。據悉，除了牙齒外，這項技術還可以用在隱型眼鏡等精細產(chan) 品的製造上。單墨滴3D打印技術有望為(wei) 可控、按需製備3D結構開辟新途徑。

碳纖維3D打印的新LITA方法

特拉華大學的研究人員正在將熱固性聚合物與(yu) 碳纖維結合起來，為(wei) 他們(men) 的新技術製造複合材料：局部平麵內(nei) 熱輔助（LITA）3D打印。碳纖維的策略性定位是將液體(ti) 聚合物“芯吸”到材料結構中，並在其中填充空間。如果聚合物具有足夠的多孔性，它們(men) 也可以填充纖維。然後將纖維加熱，固化液態聚合物並允許形成3D打印結構。

LITA3D打印最有益和獨特的方麵之一是，由於(yu) 固化過程較早發生，因此不需要以後進行，這意味著為(wei) 用戶節省了時間和能源。這些材料和新技術可能將在基礎設施中擁有廣闊應用前景，例如建築橋梁及飛機零件的製造。據研究人員介紹，這項新技術還將減少與(yu) 缺陷相關(guan) 的人工、工具和成本。

結語

在3D打印的浪潮中，以塑料為(wei) 耗材的3D打印材料迎來了大量發展機遇。不過由於(yu) 自身強度的限製，塑料材料在3D打印中的應用大多局限於(yu) 生產(chan) 普通製品。其實，不管是從(cong) Formnext展會(hui) 上材料商與(yu) 設備技術商的積極合作，還是近期3D打印領域塑料方麵技術的進展，我們(men) 都能看到塑料在3D打印領域舉(ju) 足輕重的地位及其向前發展的可能性。可以預見，未來，塑料材料仍將是3D打印的主流材料之一，並在3D打印的浪潮中獲得跨越性的發展。