適用於(yu) 3D打印或增材製造的化合物類型在持續增長，針對特定3D打印生產(chan) 工藝而開發的配方也日益湧現。許多化合物生產(chan) 商在與(yu) 3D打印材料專(zhuan) 業(ye) 供應商和設備製造商合作，以優(you) 化新材料的性能和工藝。大量這類開發工作的目標是將3D打印製造技術提升到新的水平，以期從(cong) 原型製造過渡到一步完成定製產(chan) 品的生產(chan) ，並最終過渡到批量定製階段。

如，利安德巴賽爾（Lyondellbasell）最近推出了Beon3D係列聚丙烯（PP）化合物，目的是實現一步完成複雜的高品質3D打印製品的生產(chan) 。該公司表示，Beon3D材料旨在推動交通、工業(ye) 和消費品、建築和施工等市場采用增材製造技術。雖然3D打印技術通常用於(yu) 生產(chan) 單件產(chan) 品，但也適用於(yu) 批量定製生產(chan) 。不過，由於(yu) 工藝上存在困難，聚合物的選擇受到了一定限製。

■3D打印化合物越來越多地被開發用於(yu) 批量生產(chan) 和特定的生產(chan) 工藝。最新推出的Repsol可用FDM和FFF設備加工

如PP化合物，憑借優(you) 異的機械性能、抗劃傷(shang) 性和耐化學性，重量輕和資源效率高的特點，成為(wei) 許多工業(ye) 製件的首選。但這種聚合物不容易用擠出型3D打印工藝如熔融沉積成型（FDM）和熔絲(si) 製造（FFF）加工。

■Braskem正與(yu) 先進的激光材料企業(ye) 合作開發適用於(yu) PP粉末，目的是開發出適用於(yu) SLS製造係統的PP粉末

 “普通PP擠出型增材製造工藝麵臨(lin) 的主要挑戰是PP容易在普通打印基材上形成典型的明顯翹曲和粘接問題，”Lyondellbasell公司市場經理Joan Miravitles說，“Beon3D係列專(zhuan) 為(wei) 3D打印而設計，可以有效克服上述挑戰。因此，我們(men) 為(wei) 工業(ye) 客戶提供PP增材製造解決(jue) 方案，幫助他們(men) 盡可能實現快速、精確和可靠的生產(chan) 。”

Beon3D產(chan) 品係列目前專(zhuan) 注於(yu) 線材擠出用增材加工技術。Miravitles說：“我們(men) 專(zhuan) 門開發的材料可采用所有普通3D打印機係統加工，並方便根據客戶需求進行量產(chan) 。”

“擠出型增材製造是一種功能強大且具有成本競爭(zheng) 力的技術，可采用各種聚合物、特別是聚合物化合物，一步即可完成多種顏色、多種材料組成的功能性零部件的加工。此外，擠出型增材製造還可以極為(wei) 靈活地加工尺寸範圍廣、批量大小不一的定製部件，因此成為(wei) 傳(chuan) 統加工技術的有力補充。其獨特的方式也可以與(yu) 定製化批量生產(chan) 相結合。”Miravitles說道。

Lyondellbasell稱，即使麵對批量生產(chan) ，Beon3D產(chan) 品也能實現快速、精確和可靠的加工。“Beon3D產(chan) 品耐化學、耐高溫，可製造出耐用、低密度的零件，” Miravitlles說道，“因為(wei) 我們(men) 掌握了包括交通、電氣和電子以及建築和施工在內(nei) 的各個(ge) 工業(ye) 領域的獨特專(zhuan) 業(ye) 知識，能夠通過Beon3D產(chan) 品係列為(wei) 客戶帶去創新高效的3D打印解決(jue) 方案。”

光明的未來

雖然PP化合物在3D打印領域的應用屬於(yu) 新興(xing) 階段，但領先的增材製造業(ye) 專(zhuan) 家預測，這種聚合物前景光明。德國弗萊堡大學增材製造專(zhuan) 家Rolf Muelhaupt博士認為(wei) ，將Lyondelbasell的Beon3D PP化合物等與(yu) 當前的增材製造技術相結合，有望為(wei) 該領域帶來無法想象的材料性能。Rolf Muelhaupt博士表示，通過設計、數字化和製造相結合，一步完成可持續成品的生產(chan) 已經成為(wei) 現實。

Sapin公司的Repsol還擴大了3D打印用PP化合物的範圍，今年推出的兩(liang) 種新牌號，可使用FFF和FDM技術生產(chan) 具有優(you) 異機械性能的部件。這兩(liang) 隻新牌號加入了2020年推出的3隻牌號係列。

Isplen P3D820FM是一種高礦物填充的中等流動特性聚丙烯，具有剛度高、尺寸穩定、翹曲低、抗衝(chong) 擊性能良好、外觀卓越的優(you) 點。這種材料還耐紫外線，抗劃傷(shang) 性能好，適合戶外應用。Repsol Isplen P3D630FV是一種玻纖增強PP，適用於(yu) 要求抗衝(chong) 擊性能優(you) 異、剛度高、變形和收縮性低的應用。也耐紫外線。

針對PP但屬於(yu) 不同領域的粉體(ti) 技術也在開發中。麵向PP以及不同領域用粉末技術的增材製造用材料領先開發商Braskem和Advanced Laser Materials（ALM），推出了選擇性激光燒結（SLS）用工業(ye) 3D打印PP粉末。兩(liang) 家公司於(yu) 2018年開始合作，專(zhuan) 注於(yu) 開發SLS用聚烯烴基粉末材料。這種新型PP粉末是雙方合作推出的首款商用產(chan) 品。

SLS利用激光產(chan) 生的熱能，逐層選擇性地燒結聚合物粉末，形成三維立體(ti) 幾何結構，被用於(yu) 汽車、航空航天、包裝和消費品等工業(ye) 場景。新型PP粉末的推出進一步增強了SLS增材製造工藝的諸多優(you) 勢，包括更輕的重量、防潮、持久的活鉸接性能、更容易回收、耐化學、更高的加工穩定性，斷裂伸長率和柔韌性與(yu) 注塑PP等級相媲美。

大處入手

生物塑料生產(chan) 商Natureworks在3D打印領域站穩腳跟已經有相當長的時間，其PLA基Ingeo聚合物用線材型打印係統的加工性能不錯。

該公司最新推出的產(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。

■用黑色PP（左）和Natureworks的Ingeo 3D700（右）生產(chan) 的同樣零件的側(ce) 壁翹曲差異

“隨著3D打印領域向更大、更複雜應用領域擴展，可以看到特定場合或定製工藝用打印材料的市場需求日增。”NatureWorks 業(ye) 務發展負責人Dan Sawyer說道：“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。”

通常使用含有礦物填料或玻纖、碳纖或纖維素纖維增強的化合物來控製大零件的翹曲，這使得加工更具挑戰性。Natureworks介紹，由於(yu) 設計Ingeo 3D700樹脂的目的是為(wei) 了降低收縮，因此在減少增強材料用量的同時，仍然可以獲得高品質的大尺寸零件。

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。”

贏創開發的最新增材製造材料是PEEK基3D打印線材。這種耐高溫、耐化學品的即用型材料據說特別適合3D打印成要求苛刻的工業(ye) 塑料零件，因為(wei) 這種高性能聚合物可采用常規擠出型3D打印技術，如熔絲(si) 製造（FFF）或熔融沉積成型（FDM）加工而成。

■Infinam PEEX 9359 F是來自贏創的一款新型PEEK 3D打印線材

贏創的這種新型線材以Infinam PEEK 9359 F的品名推出。這種直徑為(wei) 1.75mm的天然色PEEK線材，被纏繞在500g線軸上，可用適合PEEK材料的常規FFF/FDM 3D打印機打印。具有高機械強度、耐水解、與(yu) 生俱來的阻燃性等。贏創補充說，這種材料非常適合為(wei) 航空航天、汽車、石油和天然氣行業(ye) 生產(chan) 輕質、高性能三維零件。

與(yu) 不鏽鋼相比，Infinam PEEK 9359 F製成的3D零件約減少了80%的重量，硬度提高了30%左右，還具有出色的抗疲勞性能。這些特性相結合，使得該化合物用途廣泛。此外，Infinam PEEK 9359 F新型樹脂還具有良好的耐磨性、低滑動摩擦性，可長期耐受250℃的溫度，短期工作溫度甚至可達300℃以上。

靈活的選項

贏創與(yu) 惠普攜手，開發了一種可3D打印的熱塑性彈性體(ti) ，用於(yu) 惠普的多噴嘴融合技術。該彈性體(ti) 材料是一種基於(yu) 熱塑性酰胺（TPA）的柔性高性能特種粉末。兩(liang) 家公司有著長期的行業(ye) 合作關(guan) 係，新的彈性體(ti) 材料針對多噴嘴融合技術優(you) 化而成。

■贏創和惠普為(wei) 惠普多噴嘴融合技術開發的3D可打印熱塑性彈性體(ti) 材料

新的TPA粉末是一種柔性、輕質結構材料，密度1.01，邵氏A硬度91。這種高性能粉末用於(yu) 生產(chan) 功能性高科技3D塑料零件原型以及需要高延展性和能量回收的係列產(chan) 品。贏創列舉(ju) 的主要實例包括運動器材和汽車部件。

為(wei) 了貫徹對增材製造業(ye) 的承諾，不久前，贏創在德克薩斯州奧斯汀開設了新的3D打印技術中心。該公司表示，該中心將在其全球創新網絡中發揮關(guan) 鍵作用，它將開發基於(yu) 2019年收購的結構化聚合物技術（ Structured Polymers technology ）、可直接用於(yu) 粉末床融合技術加工的材料。新結構聚合物技術中心包含配有3D打印機的應用技術實驗室、加工區、研發實驗生產(chan) 室、相關(guan) 辦公區以及會(hui) 議室。

■線材是3D打印材料中最受歡迎的材料形式之一，但根據Ampacet的說法，生產(chan) 給配方商和生產(chan) 商帶來了計量方麵的特定挑戰

結構聚合物技術以聚合物顆粒為(wei) 基礎，按照不同步驟加工成粉末材料。聚合物粉末可以製備成直徑範圍介於(yu) 0.1μm-400μm的可控粒度。第一種即用型粉末材料是基於(yu) 共聚聚酯的兩(liang) 種熱塑性彈性體(ti) 材料，於(yu) 2019年底投放市場。這兩(liang) 種材料均具高彈性、高柔韌性以及良好的回彈性，打印成部件後，保持了韌度和韌性，表麵質量優(you) 秀。

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。