近幾年，全球3D打印市場的年平均增長率基本保持在25%以上（數據來源 Wohlers Report ）。而3D打印聚合物技術的進步，正在不斷推動3D打印走向新的應用領域。

我們(men) 看到，適用於(yu) 3D打印的聚合物類型正在持續增長，針對特定3D打印生產(chan) 工藝而開發的配方也日益湧現。許多聚合物材料生產(chan) 商、3D打印材料專(zhuan) 業(ye) 供應商和設備製造商攜手，不斷優(you) 化新材料的性能和工藝。

功能強大的PEEK絲(si) 材

塑料材料一直朝著高強度方向發展，通過增強塑料強度用來直接替換金屬用於(yu) 各類複雜構件，既便宜又質輕，所以塑料材料在3D打印製造中得到了廣泛應用。

全球領先的特種化學品公司贏創，以“成就現實無限可能”為(wei) 主題，在2021 TCT 亞(ya) 洲展上展示了全新開發的3D打印材料解決(jue) 方案，以拓展增材製造的行業(ye) 應用。

3D打印聚醚醚酮絲(si) 材可以在工業(ye) 層麵作為(wei) 金屬替代品。贏創展示的新型聚醚醚酮（PEEK）絲(si) 材INFINAMPEEK9359F就可用於(yu) 工業(ye) 級3D打印。這種自然色的PEEK可直接用於(yu) 標準的PEEK材料FF/FDM3D 打印機。由於(yu) 其具有高機械強度、耐水解性、良好的阻燃性等特性，所以特別適用於(yu) 生產(chan) 航空航天、汽車和石油天然氣行業(ye) 的輕質高性能3D打印部件。

此外，贏創還推出一款可用於(yu) 醫療領域的新型3D打印PEEK生物材料。這種名為(wei) VESTAKEEP® Care M40 3DF的醫用PEEK長絲(si) 與(yu) 人體(ti) 的接觸時間可長達30天，並可通過熔絲(si) 製造（FFF）、熔融沉積（FDM）等常見擠出型3D打印技術進行加工。VESTAKEEP® Care M40 3DF長絲(si) 的直徑為(wei) 1.75毫米，重約500克，整齊地纏繞在藍色絲(si) 盤上，可直接用於(yu) 標準規格的PEEK材料FFF/FDM 3D打印機。這種長絲(si) 在潔淨車間生產(chan) ，並遵循嚴(yan) 格的醫用材料質量管理規定。

圖 贏創推出可與(yu) 身體(ti) 接觸長達30天的新型3D打印PEEK長絲(si) VESTAKEEP® Care M40 3DF，可滿足醫療領域更多個(ge) 性化診療需求（圖片來源：贏創）

高性能3D打印用PEEK的另一個(ge) 關(guan) 鍵參與(yu) 者是威格斯（Victrex）。該公司指出，大多數3D打印用的現有PEEK材料是基於(yu) 最初為(wei) 機加工和注塑成型等傳(chuan) 統製造工藝而設計的等級，Victrex AM 200線材則是專(zhuan) 門為(wei) 這種新型生產(chan) 技術開發的。

威格斯介紹，雖然PAEK的優(you) 秀機械性能是高性能3D打印部件所需，但如果采用現有的PEEK和PEKK材料，這一目標往往無法實現。如，威格斯重新將注塑成型PEEK加工成熔絲(si) 增材製造，通常會(hui) 因為(wei) 層間粘合不良而導致零部件強度降低。新材料旨在解決(jue) 這一問題。

圖 VICTREX AM™ 200 絲(si) 材打印的不同部件（圖片來源：INTAMSYS）

第一家提供威格斯新型AM PAEK線材的3D打印設備供應商是中國的遠鑄智能（Intamsys）。遠鑄智能也是威格斯熔絲(si) 加工網絡的一部分，旨在促進PAEK型高性能Victrex AM材料的使用。據報道，使用遠鑄智能製造的設備打印時，Victrex AM 200線材表現出更高的Z軸強度，可以達到其XY強度方向的80%，具有比現有PAEK材料更好的熱熔絲(si) 成型 (FFF) 打印適應性。

“到目前為(wei) 止，我們(men) 的測試結果表明，用遠鑄智能的3D打印設備打印時，Victrex AM 200線材比其它PAEK材料具有更好的層間附著力。” 遠鑄智能的創始人兼首席執行官Chares Han（韓成超）說：“與(yu) 未填充PEEK相比，其結晶速度較慢、熔融溫度較低、粘度根據線材熔融過程進行了更恰當的調整，如材料離開噴嘴後更容易在成型腔中流動。”

“在暴露的環境中流動速率更高（低剪切率），這促進了層間粘合和打印過程的穩定性。所有這些都有助於(yu) 改善層間附著力，使得打印更容易（減少收縮和翹曲），根據迄今為(wei) 止我們(men) 在遠鑄智能設備上進行的測試結果來看，比其它類似選項更適合FDM 3D打印。”

遠鑄智能在多台不同的3D打印機上進行了測試，包括其智能雙噴嘴Funmat Pro 410 3D打印機。這種工業(ye) 級高溫3D打印機可以打印最大尺寸為(wei) 305mm ×305mm × 406mm的零件，並可以處理各種複雜結構。適用材料包括PEEK、碳纖維增強PEEK-CE、PEKK、PC、PC-ABS。

多元材料複合打造新功能

塑料材料還可以避開缺陷向複合化、功能化方向發展，特別是實現多元材料複合，進而賦予塑料特定功能。

阿科瑪正在加強與(yu) Continuous Composites的合作，後者是連續纖維3D打印技術（CF3D）的發明者。這家總部位於(yu) 美國的初創公司旨在推動三維複合材料製造技術的發展，用於(yu) 生產(chan) 輕型結構，並提供包括軟硬件、材料和運動平台在內(nei) 的完整解決(jue) 方案。目前，通過其Sartomer業(ye) 務線，阿科瑪正在為(wei) CF3D工藝開發新一代解決(jue) 方案。在2019年簽署了一項聯合開發協議之後，兩(liang) 家公司表示，他們(men) 在為(wei) 該工藝開發N3xtDimension光固化樹脂方麵達到了一些關(guan) 鍵的裏程碑。

2021年5月，意大利Moi複合材料公司推出了一款3D打印遊艇——MAMBO，並向我們(men) 展示了連續纖維3D打印技術（CFM）用於(yu) 船艇行業(ye) 的定製、自動化生產(chan) 的可能性。據報道，該船船體(ti) 和甲板是用歐文斯科寧公司提供的單向（UD）連續玻璃纖維和乙烯基酯樹脂打印而成。

在材料方麵，歐文斯康寧公司的Berthereau希望該項目能成為(wei) 玻璃纖維在複合材料新工藝應用中的一個(ge) 案例。她說："這項技術融合了熱固性複合材料的優(you) 勢和增材製造的潛力，可以在沒有模具的情況下實現完全自由的形狀，並生產(chan) 小批量和定製的零件。與(yu) Moi的合作是歐文斯科寧與(yu) 初創公司合作的一個(ge) 案例，也展示了我們(men) 應用玻璃纖維技術為(wei) 客戶提供解決(jue) 方案的能力。"

基於(yu) 回收塑料瓶的PC-r

聚合物3D打印專(zhuan) 家Polymaker和科思創，新推出的3D打印材料係列側(ce) 重於(yu) 可持續發展，包括含可回收成分的顆粒和線材形式。新增產(chan) 品之一是一種由回收塑料瓶部分製成的新材料——“ PC-r”。該材料基於(yu) 科思創開發的回收聚碳酸酯（PC），通過將這種塑料廢料與(yu) 原材料混合，3D可打印材料具備了在汽車或電子行業(ye) 中實現更可持續的零件生產(chan) 的潛力。

自2015年成立為(wei) 合法獨立公司以來，科思創已擁有廣泛的彈性體(ti) 、泡沫、薄膜和複合材料產(chan) 品組合。當涉及公司的3D打印產(chan) 品（包括其Addigy，Somos，Arnite和Makrolon材料）時，它正日益尋求以更具可持續性的方式采購它們(men) ，以促進循環經濟原則的發展。

Polymaker和科思創的最新長絲(si) 的材料基礎來自19升的瓶子，這些瓶子已由中國的水供應商農(nong) 夫山泉進行了回收。鑒於(yu) 這些容器是從(cong) 一個(ge) 地方采購的，主要由純PC組成，並且在中國各地有很多，所以它們(men) 可以在分類最少的情況下快速，經濟高效地重複使用，從(cong) 而使回收在經濟和環境上都是可行的。

在最終性能方麵，兩(liang) 家公司表示，他們(men) 的新材料具有“出色的熱穩定性和強度”，這意味著保持恒定的腔室溫度對於(yu) 創建成功的打印產(chan) 品至關(guan) 重要。因此，在長絲(si) 開發過程中，兩(liang) 家公司與(yu) INTAMSYS合作，通過進行多次試生產(chan) 來驗證PC-r的可加工性。

在測試過程中，Polymaker和科思創能夠使用INTAMSYS的FUNMAT PRO 410 3D打印機，該打印機具有可加熱至90°C的腔室，以生產(chan) 複雜的零件而不會(hui) 發生任何翹曲。測試結果顯示，PC-r在抗張強度、抗彎強度、楊氏模量和撓曲模量方麵得分很高，在各個(ge) 領域均優(you) 於(yu) 普通PC。

專(zhuan) 為(wei) 超大尺寸3D打印開發的全新聚合物材料

Polymaker的3D打印粒料產(chan) 品線 PolyCore係列也吸引了不少專(zhuan) 家人士的目光。近些年來，由美國橡樹林國家實驗室推動的超大尺寸3D打印技術發展迅速。製造大型構件在成本、效率和工藝等方麵都有著突出的優(you) 勢，在應用端的前景廣闊。

圖 Polymaker的3D打印粒料產(chan) 品線 PolyCore係列展品（圖片來源：olymaker）

超大尺寸3D打印技術有以下三個(ge) 主要特征：使用基於(yu) 螺杆的擠出係統；材料的形態為(wei) 粒子；打印件尺寸一般要大於(yu) 等於(yu) 1立方米。其高效主要體(ti) 現在打印速度，使用螺杆擠出係統，打印速度一般介於(yu) 10-250kg／h，是一般線材3D打印速度百倍，甚至千倍以上。而其成本優(you) 勢則綜合體(ti) 現在材料價(jia) 格低，能耗低，節省人工等因素。

PolyCore是專(zhuan) 為(wei) 超大尺寸熔融擠出式3D打印而開發的全新聚合物材料係列，該係列3D打印粒料產(chan) 品的開發兼顧著打印性、功能性和應用性。

生物塑料生產(chan) 商Natureworks在3D打印領域已經有相當長的時間，其最新推出的產(chan) 品Ingeo 3D700是一種為(wei) 大尺寸3D打印係統而專(zhuan) 門製備的非結晶材料。公司表示，如果用ABS等材料，會(hui) 因聚合物沉積率太高，從(cong) 而導致產(chan) 品過度翹曲；如果用來加工聚烯烴材料或通用PLA等級，則容易出現嚴(yan) 重收縮。

NatureWorks 業(ye) 務發展負責人Dan Sawyer表示：“隨著工業(ye) 用大尺寸增材製造市場的顯著增長，我們(men) 看到開發新的Ingeo生物聚合物等級材料的機會(hui) 湧現，其目的是為(wei) 了最大限度地減少由於(yu) 大尺寸打印失敗而造成的時間和材料的損失。”

在擠出機和大尺寸打印機部件製造商Dyze Design進行的試驗中，Ingeo

3D700比Ingeo 30850（一種現有的Natureworks 3D打印等級材料）表現出更小的收縮、更高的吞吐量。“我們(men) 的測試表明，使用Ingeo 3D850打印的大尺寸部件的收縮率為(wei) 1.25%。相比之下，用Ingeo 3D700打印的同樣部件減少了25%的收縮，Dyze公司的首席技術官Philippe Carrier介紹道：“Ingeo 3D700的吞吐量更高，可以在190℃的低溫下成功打印部件，且不會(hui) 在零件上看到收縮或翹曲。”

Natureworks表示，“在美國、亞(ya) 洲和歐洲市場，有直接打印用Ingeo 3D700樹脂顆粒，或FFF工藝用線材可供。”

光固化樹脂領域的強強聯手

巴斯夫認為(wei) ：增材製造行業(ye) 即將進入新的發展階段，將朝著工業(ye) 級的專(zhuan) 業(ye) 應用發展。巴斯夫Forward AM將繼續致力於(yu) 創新增材製造，提供覆蓋整個(ge) 價(jia) 值鏈的端對端的材料和服務解決(jue) 方案。

巴斯夫Forward AM共展出近40種增材製造材料，主要包括：11種Ultrasint®粉床融熔粉末、9種Ultracur3D®光固化樹脂、15種Ultrafuse®塑料線材以及2種Ultrafuse®金屬線材。

更引人關(guan) 注的是，在TCT亞(ya) 洲展上，巴斯夫Forward AM宣布與(yu) 多個(ge) 領先增材製造商合作，共同推動3D打印亞(ya) 太市場的快速增長。

巴斯夫Forward AM宣布與(yu) 高精度3D數字化及增材製造技術供應商先臨(lin) 三維（Shining3D）開展全球範圍的合作，為(wei) 先臨(lin) 三維最新推出的 AccuFab-L4K 工業(ye) 3D打印機提供高性能 Ultracur3D®光固化樹脂。

Forward AM 還宣布與(yu) 總部位於(yu) 上海的全球3D打印設備製造商聯泰科技(UnionTech)展開合作，雙方將共同推廣Ultracur3D® 工程級光固化樹脂和聯泰科技的數字光處理（DLP）打印機係列。

早在2018年，Forward AM與(yu) 領先的DLP光固化3D打印係統解決(jue) 方案提供商訊實科技宣布了合作夥(huo) 伴關(guan) 係，共同開發迅實科技DLP 3D打印機上的光固化功能材料，以加快增材製造的產(chan) 業(ye) 化。

贏創全新光敏樹脂產(chan) 品線也推出一係列高性能材料。其中INFINAMTI3100L可用於(yu) 製造強度極高且耐衝(chong) 擊性良好的3D打印部件。這一材料可抵禦強力衝(chong) 擊或衝(chong) 壓等永久性力學作用，適用於(yu) 從(cong) 工業(ye) 到汽車部件、消費品行業(ye) 中的各類特定應用，既可滿足設計自由度上的需求，又能應對物品使用中的高機械負載情況。INFINAMST6100L則有望填補高強度光敏樹脂材料的需求缺口。這一材料很適合對耐高溫性及機械強度要求較高的應用。

另外，贏創還通過旗下的風險投資部門收購了中國企業(ye) 聯合科技（Union Tech）的少數股權。這家總部位於(yu) 上海的公司活躍於(yu) 光固化成型（SLS）3D打印領域。在SLS工藝中，零部件從(cong) 光固化液體(ti) 樹脂浴中“拉出”，用激光或顯示光源逐層固化光聚合物，形成三維產(chan) 品。

隨著新產(chan) 品的推出以及與(yu) 聯泰科技的合作，贏創正在增強高性能光敏樹脂材料可靠開發製造的能力，並將進一步拓展在光固化技術領域的業(ye) 務活動。目前，贏創和聯泰科技的合作已經在深入開展中，從(cong) 產(chan) 品研發、技術創新到商業(ye) 合作，建立了穩定、健康、深入的合作關(guan) 係。在TCT亞(ya) 洲展的現場，贏創與(yu) 聯泰科技簽署2021年度戰略合作協議。

阿科瑪作為(wei) 衛星和航天航空、體(ti) 育運動設備、牙科與(yu) 醫療設備、石油和天然氣輸送以及汽車零部件等領域極致應用的先驅，在3D打印板塊一直和客戶保持緊密合作。此外，阿科瑪還致力於(yu) 推動3D打印邁向更廣泛的行業(ye) 和應用領域，通過與(yu) HP、EOS、Prodways等價(jia) 值鏈中的戰略合作夥(huo) 伴進行協同創新，加速 3D 打印使用的普及率。

阿科瑪近期也發布了其適用於(yu) 紫外光固化SLA的液體(ti) 樹脂產(chan) 品：N3XTDIMENSION®工程樹脂係列包括抗衝(chong) 擊樹脂、原型設計樹脂、耐熱樹脂等，可幫助增材製造商實現高性能，並促進3D打印在新的工業(ye) 應用中的采用。N3XTDIMENSION®定製液體(ti) 樹脂係統包括獨特的單體(ti) 、低聚物和定製樹脂選項，配合光引發劑係統的獨特工具箱，可實現卓越的設計自由和定製特性。

圖 阿科瑪設計用於(yu) 紫外光固化增材製造的N3XTDIMENSION® 定製液體(ti) 樹脂

總結

3D打印聚合物材料是3D打印耗材中用量最大、應用最廣、成型方式最多的材料之一。不同於(yu) 傳(chuan) 統成型工藝，3D打印對聚合物材料的性能和適用性提出了更高要求。本期我們(men) 分別介紹了PEEK絲(si) 材、複合材料、回收材料、光敏樹脂以及專(zhuan) 為(wei) 超大尺寸3D打印開發的全新聚合物材料的發展應用，可以看出，3D打印耗材供應商和3D打印設備供應商正在不斷攜手推出更多的新材料，推動整個(ge) 行業(ye) 向前發展。