在3D打印中,打印材料的質(zhì)量對制品的外觀(guān)品質(zhì)起到主導性作用。3D打印無(wú)疑將會(huì )成為未來(lái)10年汽車(chē)、醫療、建筑等行業(yè)廣泛推廣的技術(shù)應用,塑料作為重要的3D打印原材料,又將在未來(lái)10年中迎來(lái)哪些機遇與挑戰?
全球知名咨詢(xún)公司SmarTech公司近期頒布了《未來(lái)10年,塑料在3D打印市場(chǎng)的應用預測》,評估了較新的塑料材料種類(lèi),包括聚碳酸酯、聚苯乙烯、TPU、PET、PBA、聚乙烯醇、聚甲醛和可替代生物塑料、透明材料、柔性材料,以及納米增強塑料等。該報告指出塑料將成為3D打印公司的競爭優(yōu)勢。
很多OEM公司正在尋找能在未來(lái)幾年帶來(lái)豐厚收入的塑料材料,甚至有3D打印公司開(kāi)始收購材料研發(fā)公司。與此同時(shí),主要的材料公司也開(kāi)始將3D打印作為一個(gè)盈利的利基市場(chǎng),搶占商機。
ABS和PLA—綠色應用勢在必行
30年以來(lái),大部分公司主要采用ABS作為產(chǎn)品原型的制作,這就鞏固了ABS作為第一3D打印媒介材料的地位??捎糜?/SPAN>3D打印的ABS材料種類(lèi)繁多,是其他塑料材料無(wú)可比擬的。市場(chǎng)可提供不同類(lèi)型的高質(zhì)量ABS產(chǎn)品,它們的顏色、透明度、防火和耐化學(xué)腐蝕性甚至能與其他傳統加工的材料相媲美。但是由于缺乏規范化的單絲纖維,ABS單絲纖維的市場(chǎng)也比較分散,使得材料供應商無(wú)法追求更大的產(chǎn)能。在過(guò)去的幾年里,業(yè)內人士已開(kāi)始將1.75毫米的單絲纖維直徑作為標準加工直徑。
ABS盡管能帶來(lái)眾多好處,它也將面臨種種挑戰。在過(guò)去10年中,由于ABS材料物理特性的局限,它為個(gè)人3D打印也帶來(lái)了一些限制。雖然ABS是3D打印材料市場(chǎng)最常見(jiàn)的材料,但它不會(huì )帶來(lái)像尼龍或樹(shù)脂那樣能帶來(lái)龐大的市場(chǎng)收入。
PLA正作為一種代替ABS的綠色產(chǎn)品,逐漸應用在3D打印中。隨著(zhù)塑料對傳統制造工藝的綠色訴求不斷增加, PLA也逐漸成為生產(chǎn)應用中使用量最多的材料。PLA部分材質(zhì)構成是來(lái)自從玉米淀粉、黃豆、木薯根、甘蔗、馬鈴薯、小麥和許多其他植物中提取的可再生乳糖。
部分PLA的混合物,比如像PLA 、4043D已經(jīng)改造成為更加環(huán)保的材質(zhì)?,F在許多材料供應商為3D打印提供PLA單絲纖維,有些甚至是獨家供應。
尼龍—新材料和新供應商,潛力無(wú)限
雖然3D打印材料市場(chǎng)的最常見(jiàn)的部分是ABS和PLA,實(shí)際上是尼龍才是應用規模最大的材料,預計到2019年,尼龍將占據3D打印材料市場(chǎng)30%的市場(chǎng)份額。
尼龍材料正在往功能原型和終端制造應用的方向進(jìn)行改進(jìn)。尼龍可用于高溫擠出工藝,但在激光燒結工藝中也能呈現熔融特性。在全球范圍內,尼龍6主要應用于傳統加工工藝,包括注塑成型。尼龍12則常用于激光燒結增材制作工藝。
由于人們能夠更好地控制3D打印的尼龍部件的內部結構,實(shí)現纖維序列的變化,從而提高部件的同性性能,能夠在壓力條件下,向物體輸出變形編程。因此,尼龍在3D打印的材料市場(chǎng)中將繼續保持其優(yōu)勢。
盡管如此,增材制造的尼龍粉供應商數量仍然有限。目前只有極少數廠(chǎng)家為3D打印生產(chǎn)的尼龍粉末。主要的供應商是:贏(yíng)創(chuàng )、阿科瑪、Arzuano、ExcelTec和羅地亞。也有一些中國企業(yè)生產(chǎn)激光燒結工藝的尼龍粉末。
光敏樹(shù)脂—始于原型制作,后勁十足
30年來(lái),樹(shù)脂被選擇性地固化,以形成物體結構。自從這項技術(shù)在30年前首次亮相以來(lái),3D打印樹(shù)脂已為原型工程師帶來(lái)一個(gè)小型但利潤豐厚的用戶(hù)群。未來(lái)十年,樹(shù)脂仍有巨大商機,通過(guò)SLA設備的大規模安裝使用,更多的功能性樹(shù)脂材料和終端應用將出現在牙科行業(yè)。
未來(lái)這十年,預計樹(shù)脂的市場(chǎng)需求與3D打印尼龍的需求一樣大。然而,樹(shù)脂最大型的應用將主要是原型設計。
SLA設備能產(chǎn)生高度精確的三維原型,可以執行形狀擬合測試。這些原型有墊圈、齒輪和鉸鏈,將對汽車(chē)、醫療、重型機械、航空航天工業(yè)中的部件制造產(chǎn)生重要的影響。
SL設備也開(kāi)始在建筑和電子等設計導向型行業(yè)產(chǎn)生較大影響。
預計未來(lái)5-7年樹(shù)脂材質(zhì)的不斷完善,將讓工程師能生產(chǎn)出更強大的功能原型部件。這些功能原型部件會(huì )直接使用在高性能汽車(chē)行業(yè)及航天航空行業(yè)。光敏樹(shù)脂也將在口腔醫療行業(yè)有特殊應用。
3D打印行業(yè)的光敏樹(shù)脂供應鏈相當完善的。由于這些樹(shù)脂悠久的歷史,大量專(zhuān)業(yè)且高效率的化學(xué)供應商將更愿意為3D打印樹(shù)脂材料制造服務(wù)。
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