麵向未來的3D打印材料與打印技術
點擊（jī）量：503 發布時間：2017-02-13 作者：草莓视频ios（上海）增材製造技術有限公司
3D打印行業進（jìn）入了（le）快速成長期，伴隨著行業的成長，材料技術的提升也（yě）催化（huà）了行業應（yīng）用走向成熟。站在今天，我（wǒ）們不（bú）由得好奇（qí）將來那些3D打印材料會成為主導，推動整個行業的（de）發展。
市場研究機構Research and Market預測3D打印材料市（shì）場將從2016年的5.3 億美金快速成長到2021年的15億美金（jīn）的市場規模.那麽（me），3D 打（dǎ）印（yìn）材料市場上究竟將誰主沉浮？參考3D打印服務平台Sculpteo選出的十大材料，本期3D科學（xué）穀與穀友一起（qǐ）回顧那些富有商業前景的材料和打印技術。
材料（liào）
不再單一
記憶性的多材料聚合物（4D打印）
麻省理工（gōng）和（hé）新加（jiā）坡科技設計大學開創的3D打印熱響應性聚合物材料，能夠記得原來的形狀，即使被暴（bào）露在極端壓力和扭轉彎曲成無用的（de）形狀，隻要把對象放回他（tā）們的響應溫度（dù）下，立即在幾秒鍾內回到原來的形式。
記（jì）憶是一種特（tè）別有用的特性，因為（wéi）它允許物體在不同的柔軟程度、彈性狀態下進行（háng）切換。在這種特殊的情況下，即使室溫也可以“凍結”這些材料，使之呈現出不同的形狀，而（ér）一個稍（shāo）高的溫度又（yòu）可以使（shǐ）這（zhè）些材料瞬間“彈（dàn）”回堅實的狀態。
這種材料在太陽能、醫療和太空探索領域具有應用前景，包括軟性驅動器、藥物膠囊（náng）、太陽能板角度（dù）調節器等。
定製化藥物打印
打印小的分子一直是化學領域的關鍵話題（tí），Burke Laboratories發明了可以打印分子級別的3D打印機，也就是說這台機器能夠生產自（zì）動化的化學合成。
這種創新的3D打印方式帶來了新的材料技術，也簡化了化學合成的複（fù）雜性，並且使得科學家可以用來探（tàn）索更（gèng）多的藥物合成，而在此之前受化學合成（chéng）技術的約（yuē）束，很多更有效的藥物得不到開發。
導電材（cái）料打印（yìn）
使用3D打印，弗吉尼亞理工大學通過微光（guāng）固化技（jì）術打印了毫米大小的3D對象（xiàng），材（cái）料是離子液體製成的導電聚合物。打（dǎ）印對象小到（dào）25μm，潛在的應用涉（shè）及到人類細胞。事實上，這（zhè）種技術可以讓工程（chéng）師打印導電元件甚至組（zǔ）織支架。該團隊計劃進一步探討材料可能（néng）改變的特性，包括機械和導電性能。
3D打印骨（gǔ）植入物、組織和器官
約翰霍普金斯大學的（de）研究人員研（yán）發出了一個成功的3D打印材料配方：混合至少30%粉（fěn）碎的天然骨粉與一些特殊的人造塑料，並通（tōng）過3D打印技術創建所需的（de）形狀。
至於組（zǔ）織和器官，維克森林大學（Wake Forest University）再生醫學（xué）研（yán）究所的科學（xué）家已經開（kāi）發出可以製造（zào）器官、組織（zhī）和骨骼的3D打印機，理論上，這（zhè）些打印（yìn）出來的器官、組織和骨骼能夠直接植（zhí）入人體。ITOP研究所也開發了可生物降解的塑料材料製造水（shuǐ）基（jī）凝膠以支撐打（dǎ）印過程中的活體細胞。
3D打印的環保材料
ABS塑料，主要通過FDM打印機來使用，是目前最常見的塑料。然而（ér），它不完全是環保的，在煙霧融化時釋放有害的氣體。總部位於慕尼黑的 Additive Elements，一直致力於安全（quán）、生（shēng）物為基礎的材料，並相信（xìn）這代表了行業的未來。Additive Elements研（yán）發了食品級（jí）材（cái）料由專門的惰性材（cái）料和原材料主城，而（ér）且可完全回收並且（qiě）對環（huán）境無害。
碳納米管
市場調研機構Lux Research預測，2016年排名前三的趨勢是碳納米管產品，以軟件為基礎的可編程與智能化材（cái）料，以及IoT物聯（lián）網發展帶（dài）來的嵌入式材料打（dǎ）印需求與（yǔ）技術升級（jí）。Lux Research還預測（cè）碳納米管材料和3D打印碳納米管將走向（xiàng）先進材料（liào）市場的主場。
碳納米管的圓柱形碳分子（zǐ）具有優良的導熱性能、力學（xué）性能和電學性能（néng），使他們在（zài）納米技（jì）術領域－nanotechnogloy、半導體領域、電子（zǐ）領域、光學和材料科學等領域具有極大的潛力。
密歇根的創（chuàng）業公司3DXTech推出了（le）一係列（liè）專業碳納米管的3D打印長絲，該長絲可（kě）以用（yòng）於（yú）幾乎（hū）任（rèn）何FDM / FFF桌麵（miàn）型3D打印機加熱與搭建平台，用於製（zhì）作拓展（zhǎn）功能的3D打印電子和PCB電路板，3D打印碳納米管還可以顯著增強3D打印物（wù）體。除了3DXTech還有Arevo Lab和Avante Technology推出了（le）自己的（de）碳納（nà）米材料。
石墨烯
石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構的二維材料：它是有史以來最薄的材料，隻（zhī）有一（yī）個碳原子厚度；也（yě）是（shì）有史以來最強的（de）材料，強度（dù）是一般結構鋼的200倍。石（shí）墨烯幾乎是完全透明的，但結構非常致密，即使是最小的氦原子都不（bú）能穿過它。而且它與人類細胞組織相容。
用（yòng）於醫學：西北大學團隊往石墨烯打印的支架上注入了幹細胞，最終的結果相當出色。首先，細胞存活了下來，然後繼續分裂、增殖並轉化（huà）成類（lèi）似神經元的（de）細胞（bāo）。
用（yòng）於LED：石墨烯（xī）3D實驗室的Romulus III可以打印有機LED光源，該獨（dú）特工藝是通過石墨烯塗層透明（míng）導體（tǐ）來（lái）製作的。這種功能性打印（yìn）機將貼近人（rén）們（men）的實際生活和實（shí）際需求，為（wéi）更多的基於此（cǐ）項（xiàng）技術的（de）創新產品打開了一扇大門。
用於電（diàn）容：美（měi）國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL）與（yǔ）加州大學聖克魯茲分校的科學家們通過3D打（dǎ）印石墨烯超級電（diàn）容讓定（dìng）製化電子產品成為可能（néng）。澳大利亞斯威本大學（Swinburne University）的研究（jiū）人員通過3D打印石墨烯薄片，發明了一種全新而且應用廣泛的（de）能源存儲技術（從（cóng）技術上講，是一種超級電容器），可（kě）容納更大的（de）電荷能（néng）量，並且在一秒鍾內完成充（chōng）電。
另外，英國的Haydale Graphene Industries還推出了石墨烯增強PLA絲材（cái），提高了（le）PLA材料的強度和剛性。
除此之外，3D科學穀補充Sculpteo的評選如下（xià）：
納米液滴
蘇黎世聯邦理工大（dà）學的（de）“納米液滴”3D打（dǎ）印，能夠以金、銀納米顆粒為原料3D打印出超薄（báo）的“納米牆”。
高溫陶瓷
加利福尼亞州Malibu的HRL 實驗室發（fā）明了可兼容與光固化/3D打印的樹（shù）脂配方，這種樹脂在3D打印後經過（guò）過火可以生成致密的陶瓷部件。
動態Cilllia毛發
MIT研發的Cilllia毛發是通過光敏樹脂固化的（de）技術打印出來的，通過將3D打印的精度控製到極其細微的程度。這對於動力學是個創新領域，改變了以（yǐ）往我們需要電（diàn）機或者其他的動力裝置才能使得物體發生移動（dòng）的現狀。
離子（zǐ）膜
美國（guó）賓夕法尼（ní）亞州（zhōu）立大學的科學家使用（yòng）3D打印技術製作（zuò）的（de）離子交換膜模型是第（dì）一個可以定量降低交換膜電阻的模型。隻需一個簡單的並聯電阻（zǔ）模型就可以描述這些圖案在降低這些新型膜的電（diàn）阻方麵發揮的影響。
纖維增強樹脂複合材料
為了充分控製複合材料微觀結（jié）構的分布和方向，英國Bristol大學找到了代替熔融長絲的3D打印複（fù）合材料的方法，該方法（fǎ）是基於光敏樹脂技術的3D打印技術。通過超聲波用來誘導材料的微觀結構排列，通過激光束用（yòng）來固化環氧樹脂。
