3D打印在實現材料組分的可控調節和複雜結構的精確製造方麵具有獨特優(you) 勢；因而有不少學者相信，3D打印技術必然會(hui) 在未來製造業(ye) 中占據越來越重要的地位。3D打印的相關(guan) 研究現在發展到什麽(me) 程度，其原材料如何製備，製造方法如何開發，加工條件有何影響，又在哪些方麵已經有了應用？希望《Advanced Industrial and Engineering Polymer Research》的最新一期“3D Printing of Polymers”特刊文章，可以讓你一探究竟。

1. 綜述：聚合物納米複合材料的激光燒結

激光燒結是一種常用的增材製造(AM)技術，適用於(yu) 汽車行業(ye) 、醫療保健和消費品等領域的各種應用。 聚合物激光燒結除了具備適合終端使用零件生產(chan) 的機械性能外，聚合物激光燒結還可以生產(chan) 比許多其他AM技術更複雜的結構，因為(wei) 它不需要支撐結構，而且零件可以堆疊在建造區域以進行更有效的處理。 理論上，廣泛的聚合物應該可以通過激光燒結來處理。 然而，在實踐中，情況並非如此，目前隻有少數聚合物能夠進行可靠和一致的處理。

本文綜述了通過添加一係列有機和無機納米填料來提高激光燒結聚合物的加工性能、力學性能和功能性方麵的研究。它驗證了關(guan) 鍵的挑戰，包括納米相的分散，以及為(wei) 克服它們(men) 而開發的方法。探討了納米相對可加工性的影響，以及關(guan) 鍵加工參數的重要性。討論了納米複合材料粉末生產(chan) 技術和零件表征的最新進展。重點介紹了激光燒結件的最終性能及其潛在的應用，並討論了研究所目前麵臨(lin) 的挑戰和未來的潛在研究方向。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.aiepr.2021.07.003

2. 綜述：在製造領域利用智能材料進行4D打印的重要作用

多年來，3D打印技術 在工程和醫療領域取得了重大進展； 還引進了4D打印，它是3D打印的高級版本。 4D打印的過程是當打印的3D物體(ti) 由於(yu) 外部能量輸入(如溫度、光線或其他環境刺激)的影響而成為(wei) 另一種結構。 該技術利用了具有良好的形變能力的智能材料的輸入。 自組裝和可編程材料技術旨在重新想象構建、生產(chan) 、組裝和產(chan) 品性能。 4D打印應用於(yu) 工程、醫學等各個(ge) 領域。 4D打印蛋白質或許是一項偉(wei) 大的應用。 在這個(ge) 新的維度下，3D打印的物體(ti) 可以在光、熱、電、磁場等外部刺激的影響下自行改變形狀。

本文對4D打印技術進行了簡要的討論。以圖解的方式討論了4D打印在製造業(ye) 領域的各種特點、發展及其應用。概念化了4D增材製造的工作流程，並最終確定了4D打印在製造領域的十個(ge) 主要作用。雖然可逆4D打印本身是一個(ge) 奇妙的發展，但它是具有創新性的，在形變期間使用了耐用和準確的可逆變材料。它幫助我們(men) 創造傳(chuan) 統製造技術無法輕易完成的複雜結構。它似乎是不同行業(ye) 的遊戲規則改變者，因為(wei) 它依賴自然因素而不是能源，而且完全改變了生產(chan) 、開發、捆綁和運輸商品的方式。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.aiepr.2021.05.001

3. 綜述：增材製造應用對環境可持續性的作用

增材製造(AM)利用其數據逐層生產(chan) 複雜形狀的產(chan) 品，精度高，材料損耗少。與(yu) 傳(chuan) 統製造工藝相比，增材製造技術具有許多積極的環境優(you) 勢。最重要的是，減少了原材料的浪費，使用了新的智能材料。它似乎專(zhuan) 注於(yu) 能夠減少材料浪費、能源消耗和機器排放物組件的產(chan) 出。有必要對增材製造技術及其應用的環境可持續性進行研究。隨著越來越多的企業(ye) 致力於(yu) 加強他們(men) 的生態足跡，AM的可持續性正不斷地獲得動力。有遠見的行業(ye) 領導者不斷地直麵挑戰，鼓勵他們(men) 的員工找到新的方法來減少浪費，改善員工的製造環境，並找到使用新材料的創新方法，使其變得更具可持續性。這些舉(ju) 措推動了產(chan) 品、商品和服務的增值。

本文討論了增材製造在創建可持續生產(chan) 係統方麵的重大效益。最後，本文確定了AM在可持續性方麵的12個(ge) 主要應用。雖然增材製造和技術的主導地位正在關(guan) 鍵行業(ye) 中確立，但它們(men) 的可持續性優(you) 勢在當前的製造場所中是顯而易見的。主要目標是鑒定增材製造技術相對於(yu) 傳(chuan) 統製造的環境效益。現在各個(ge) 行業(ye) 可以決(jue) 定適當的技術來滿足環境目標。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.aiepr.2021.07.005

4. 連續纖維增強熱塑性塑料的3D打印用混合雙組分纖維的拉擠

連續晶格製造是一種新引入的纖維增強熱塑性複合材料的增材製造方法，可以在需要的地方沉積材料。這項技術的成功在於(yu) 一個(ge) 打印頭，在材料被擠壓之前，未固結的連續纖維增強複合材料通過一個(ge) 擠壓模具沉積於(yu) 平麵之外，而不使用支撐結構。然而，最先進的複合原料，如混紡紗，由於(yu) 其底層纖維結構，即熱塑性纖維與(yu) 增強長絲(si) 混合，在可達到的材料質量和部件尺寸方麵存在局限性。混合雙組分纖維克服了這些局限，因為(wei) 每個(ge) 單獨的增強纖維都包覆在熱塑性護套中。這樣一來，就可以避免耗時的纖維浸漬步驟，這些步驟是會(hui) 給孔隙含量和材料質量帶來負麵影響的。

本研究比較了混合雙組份纖維和市售混紡紗在不同加工條件下的拉膠質量。介紹了在不同的模具填充度、模具溫度和拉擠速度下，對直徑為(wei) 5 mm、含量50 ~ 60 % 玻璃纖維的聚碳酸酯複合材料型材進行拉擠試驗。結果表明，由混合雙組份纖維製成的拉膠比在相同條件下由混合紡絲(si) 製成的拉膠具有更低的空隙率。我們(men) 認為(wei) 這是由於(yu) 固結機製的差異造成的，在混合雙組份纖維的情況下，與(yu) 達爾西安流主導的混紡紗固結相比，主要是熱塑性套的聚結。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.aiepr.2021.07.004

5. 用於(yu) 醫療產(chan) 品增材製造的基於(yu) 超高分子量聚乙烯的雙組分原料

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)具有獨特的性能，但熔體(ti) 流量(MFR)極低，約為(wei) 零，不適合用聚合物的標準方法進行處理。 本文旨在研究不同等位PP含量的雙組分UHMWPE基複合材料的摩擦學性質。 複合材料采用三種方法製備： a）熱壓粉末混合物； b）顆粒熱壓縮； c）3D打印(FDM)。

結果表明，通過擠壓複合(顆粒熱壓縮和3D打印)得到的UHMWPE基複合材料在力學和摩擦性能（耐摩擦性、摩擦係數、楊氏模量和屈服強度）方麵均優(you) 於(yu) 熱壓粉末混合物製備的複合材料。 在保持高摩擦和力學性能以及廣泛的載荷範圍內(nei) 必要的熔體(ti) 流量(MFR)方麵，最有效的是“UHMWPE+20%PP”複合材料，被推薦作為(wei) 骨科摩擦單元複合形狀產(chan) 品（關(guan) 節部件）的原料。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.aiepr.2021.05.003

6. 用於(yu) 聚酰胺12激光燒結的材料適應性工藝策略的發展

聚合物激光燒結(SLS)是最有前途的增材製造技術之一，因為(wei) 它可以製造具有高力學性能的複雜結構部件，而不需要額外的支撐結構。半結晶熱塑性塑料，最好用於(yu) SLS，需要在一定的表麵溫度範圍內(nei) 加工，使材料同時存在於(yu) 熔融狀態和固態。根據最常見的加工模式，這些高溫在整個(ge) 建造階段都可保持。在目前的技術狀態下，這將導致高冷卻時間和延遲的組件可用性。

本文通過工藝自適應方法、現場實驗和數值模擬，證明了基於(yu) 加深模型理解的材料自適應性加工策略可以克服這一缺點。這些策略是基於(yu) 聚酰胺12在高溫和準等溫加工條件下，在粉末床表麵以下幾層開始結晶和凝固的事實。因此，等溫結晶和固結特性是通過適應過程的材料表征來分析的。分析了激光加工過程中溫度場對零件截麵、層數和加工參數的影響，並將其與(yu) 加工後的零件性能進行了關(guan) 聯。此外，通過控製零件冷卻來均勻化零件熱記錄的可能性，可通過模擬方法得到加強。作者指出，材料相關(guan) 的凝固特性必須作為(wei) 幾何相關(guan) 和層相關(guan) 的溫度場的函數來考慮，並證明了對材料和部件性能的主要影響。從(cong) 這些發現看出，新的加工策略的激光曝光過程以及在z方向上成形室的溫度控製，可以加速LS過程和更均勻部件性能的早期可用性。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.aiepr.2021.05.002

7. 局部可彎曲短碳纖維增強聚合物複合材料的3D打印

局部可彎曲的固體(ti) 板是在單一的3D打印操作中製造的，使用單一的材料，即短碳纖維增強塑料(CFRP)。 局部可彎曲CFRP板包括實心和可彎曲部件，采用雙級搭接結構無縫連接。 可彎曲件采用平行十字結構，實心件采用100%填充結構。

通過改變平行橫截麵結構的梁角可以控製其彎曲性能。與(yu) 實心板相比，彎曲剛度降低了近98%。循環彎曲試驗表明，局部可彎曲CFRP板具有可逆彎曲變形。彎曲剛度降低約8-14%。然而，即使經過100次彎曲變形，也沒有觀察到明顯的損傷(shang) 。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.aiepr.2021.02.004

8. 沉積速度和擠壓溫度對FFF打印單層聚合物薄膜中細絲(si) 間融合的影響

熔絲(si) 製造(FFF)是一種增材製造技術，其中熔絲(si) 以可控的方式沉積在之前沉積的熔絲(si) 上或相鄰，導致結構部分的構建。 本研究旨在利用印刷的單層薄膜來表征單個(ge) 細絲(si) 之間的融合鍵合程度，這有助於(yu) 理解過程-結構-性質關(guan) 係，優(you) 化FFF過程中涉及的工藝參數（即沉積速度 和擠壓溫度）。

對於(yu) 脆性聚乳酸(PLA)和球性聚丙烯(PP)，使用不同擠壓溫度（200°C至260°C）和沉積速度（30mm/s至90mm/s）製備具有平行於(yu) 沉積方向的尖銳裂紋的單層雙邊緣缺口拉伸(DENT)試樣。描述了斷裂韌性(Kc)，定義(yi) 為(wei) PLA脆性斷裂臨(lin) 界載荷下的臨(lin) 界應力強度因子和斷裂的具體(ti) 基本工作(We)，作為(wei) PP韌性韌性斷裂韌性的指標。結果表明，該方法被證明是識別FFF過程中工藝參數對熔合鍵的影響的有效工具，顯示了斷裂韌性的強敏感性，無論是PLA的Kc 還是PP的We ，均可達到單絲(si) 之間融合粘接程度。

https://doi.org/10.1016/j.aiepr.2021.07.002