3D打印工程塑料的应用

3D打印工程塑料概述

3D打印技术，又称增材制造技术，是一种通过逐层叠加材料的方式来制造三维实体物体的技术。3D打印机将三维模型文件转化为一系列二维图像，然后逐层在打印平台上堆积材料，直至形成三维物体。塑料材料是3D打印材料中发展时间较久的一类，用途极为广泛。一系列专业工程聚合物、弹性体和复合材料已投入使用，这些材料具有柔性、耐用性、刚性、韧性、稳定性、透明性以及优质外观和质感等特性，能够生产出所需部件。而且塑料技术创新还赋予了材料生物兼容性、耐热性、防水性等受欢迎的品质。常见的3D打印工程塑料有ABS工程塑料、PC白色工程塑料、PA工程塑料、PPSF工程塑料、PEEK工程塑料等。不同的工程塑料具有不同的特性，这也决定了它们在各个领域有着不同的应用。

汽车制造领域

在汽车制造领域，3D打印工程塑料发挥着重要作用。3D打印技术可以用于生产汽车零部件，如仪表盘、中控台等。 ABS工程塑料是当前比较热门的热塑性3D打印材料，形状通常呈丝状，具有良好的热熔性与冲击强度，是熔融沉积3D打印的首选过程塑料。其打印出的部件机械强度好且稳定性高，还能支持可溶性支撑3D打印材料一起使用，并且有多种颜色可供选择。因此，ABS工程塑料可用于打印汽车内饰件等零部件。 PC白色工程塑料可与FDM3D打印技术结合，制造出耐用的模型、工具或者最终产品零件。与其他3D打印材料相比，PC材料具有更好的强度、耐热性、抗冲击性等优点，所以可以作为最终零部件使用于超强工程制品的应用，在汽车制造中可用于制造一些承受较大压力和温度的零部件。 PA工程塑料机械强度高，具有一定柔韧性，耐热、耐摩擦。Stratasys公司研发的PA材料具有良好的强度特性和抗疲劳性，还能抗中腐蚀性化学品，适用于重复闭合、卡扣式和抗震动部件。在汽车领域，PA工程塑料可用于制造汽车发动机周边的一些零部件，如进气歧管等。

航空航天制造领域

航空航天制造对材料的性能要求极高，3D打印工程塑料凭借其独特的优势在该领域得到了广泛应用。3D打印技术可以用于生产飞机零部件，如机翼、发动机等。 PPSF工程塑料是工程塑料3D打印材料中性能较好的一种，不仅耐热性好，而且强度高、抗腐蚀性强。它可用于航空航天领域，做零部件使用。PPSF具有最高的耐热性、强韧性以及耐化学品性，在各种快速成型工程塑料之中性能最佳。通过碳纤维、石墨的复合处理，PPSF材料能够表现出极高的强度，可用于3D打印制造承受负荷的制品，成为替代金属、陶瓷的首选材料，例如可以用于制造飞机发动机的一些耐热部件。 PEEK工程塑料是一种具有耐高温、自润滑、易加工和高机械强度等优异性能的特种工程塑料。常见应用有飞机零部件等。其优良的耐磨性和高强度使其能够满足航空航天领域对零部件的严苛要求，可用于制造飞机的内饰件、连接件等。

医疗器械制造领域

医疗器械制造领域对材料的生物相容性、精度等方面有严格要求，3D打印工程塑料在该领域也有出色的表现。3D打印技术可以用于生产医疗器械，如假肢、牙冠等。 PEEK工程塑料除了在航空航天领域有应用外，在医疗方面也有重要用途。它具有优良的生物相容性、接近人骨等特点，常用于医疗方面，用来替换人骨，植入人体，可仿生制造人工骨。这为医疗行业提供了一种新的解决方案，能够更好地满足患者的需求。 一些具有生物相容性的弹性类3D打印工程塑料，如Figure 4® RUBBER - BLK 10和Figure 4® RUBBER - 65A BLK，经测试满足ISO10993 - 5和ISO10993 - 10规定的生物相容性要求，可用于制造一些具有类橡胶特性的医疗功能性原型，如传感器垫等，有助于医疗设备的研发和创新。

消费电子产品制造领域

在消费电子产品制造领域，3D打印工程塑料可以实现产品的快速原型制作和个性化定制。3D打印技术可以用于生产消费电子产品，如手机、平板电脑等。 刚性硬质的3D打印工程塑料在消费电子产品制造中应用广泛。例如Figure 4® PRO - BLK 10具有颠覆性的热塑塑料类机械特性和长期稳定性，经测试满足ISO10993 - 5和ISO10993 - 10规定的生物相容性要求，适用于消费性电子组件的快速原型制造和功能装配件等。Accura® AMX™ Rigid Black是具有长期稳定性的生产级品质立体光固化成型技术树脂，适用于严格要求机械性能和出色表面光洁度的大尺寸塑料部件，可用于制造手机外壳等消费电子产品部件。 此外，利用3D打印工程塑料还可以快速制作消费电子产品的原型，以便进行设计验证和功能测试，大大缩短了产品开发周期，降低了开发成本。同时，对于一些小众市场的个性化消费电子产品，3D打印技术可以实现小批量生产，满足不同消费者的需求。

建筑制造领域

建筑制造领域也开始引入3D打印工程塑料技术。3D打印技术可以用于建造建筑物，如房屋、桥梁等。虽然目前3D打印在建筑领域的应用还处于发展阶段，但工程塑料在其中展现出了一定的潜力。 一些具有高强度和稳定性的工程塑料，如PC白色工程塑料和PPSF工程塑料，可用于打印建筑模型和一些建筑结构部件。3D打印技术可以根据建筑设计的要求，精确地制造出各种复杂形状的建筑部件，提高建筑施工的精度和效率。而且，利用3D打印工程塑料还可以实现建筑的个性化设计，满足不同客户的审美和功能需求。例如，通过3D打印可以制造出具有独特造型的建筑装饰部件，为建筑增添独特的魅力。

其他领域的应用

除了上述几个主要领域外，3D打印工程塑料在其他领域也有应用。 在鞋类和服装行业，EP工程塑料俗称弹性塑料，是美国著名Shapeways公司最新研制的一种3D打印材料。它在使用时可避免穿戴物品或者可变形类产品存在的脆弱性问题，和ABS一样采用“逐层烧结”，3D打印的产品相当好，而且变形易于复原，这种材料可常用于鞋子、衣物等的制造，为时尚产业带来了新的设计和生产方式。 Ender工程塑料是由美国一家Stratasys公司推出的一款全新的3D打印材料，是一种先进的仿聚丙烯材料，它拥有高强度、柔韧度好和耐高温性能，用其打印的产品表面质量极佳且尺寸稳定性好，不易收缩。这一特性使其常用于打印咬合齿合部件，在机械制造等领域有一定的应用。 弹性类的3D打印工程塑料，如具有高撕裂强度和出色延展性的材料，可用于制造链带和表带、手柄和把手、密封件和垫片等最终用途部件的小批量到中批量直接制造。

综上所述，3D打印工程塑料凭借其多样化的特性，在汽车制造、航空航天、医疗器械、消费电子产品、建筑制造等众多领域都有广泛的应用。随着3D打印技术的不断发展和工程塑料性能的进一步提升，其应用范围还将不断扩大，为各个行业带来更多的创新和发展机遇。