3D打印材料知识图文Word格式.docx

1、不锈钢是目前最便宜最廉价的3D打印材料，经常被用作首饰、功能构件等的3D打印。高温合金因其强度高、化学性质稳定，不易成型加工和传统加工工艺成本高等因素目前已经成为航空工业应用的主要3D打印材料。金属材料之所以打印难度很大，是因为金属的熔点很高，涉及到金属的固液相变、表面扩散以及热传导等多种物理过程，需要考虑的问题包括形成的晶体组织是否良好、杂质和空隙大小等，另外快速的加热和冷却还将引起试件内较大的残余应力。中国3D打印巨大跨越：高性能工业级FDM耗材打破国外垄断随着3D打印产业的拓展，市场对3D打印的零部件的性能要求逐渐提高，不仅仅只是手板、模型，打印零部件还必须具备可用性。国际市场上不论是3

2、D打印的巨头企业或是新锐的耗材厂商都把目光投向了3D打印工程塑料领域，新型的3D打印耗材不断的推向市场，使3D打印的应用面越来越广。近期，国内3D打印耗材与设备生产厂商，广州市阳铭新材料科技有限公司推出了具备使用工程塑料性能3D打印线材的工业级FDM-3D打印机Capricornu后，紧接着又推出三款应用于FDM的工业级3D打印尼龙复合材料耗材PAB380，PAB380H与PAB330。这三款线材是YMe阳铭科技自主研发的3D打印线材，具有高模量、高强度、高韧性和高使用温度的特点。目前这三款材料分别提供黑色、白色和琥珀色三款颜色。YMe阳铭科技不同于一般的3D耗材厂商，这家海归创业的年轻企业成

3、长迅猛，自成立之时就致力于工业级3D打印耗材的研发，目前该公司尼龙复合材料耗材已在机械、汽车汽配、机器人、光电、医疗、灯饰等多个领域得到了应用。在此之前，国内的工业级FDM耗材市场为国外品牌所垄断，国内尚无其他厂家成功研发出可顺畅打印成型的尼龙耗材，YMe阳铭科技的最新技术，填补了国内空白,打破了国外垄断，对于整个中国3D打印产业而言是一次从无到有的巨大跨越。相比数日前美国3DSytem公司发布的类似尼龙耗材，YMe阳铭科技的技术无疑更加领先，PAB380/PAB380H的各项性能更加优异，甚至超出了美国Stratay公司的Nylon12系列线材尼龙与德国EOS公司的PA2200系列粉末尼龙。

4、PAB380/PAB380H在材料的使用温度上具备更大的优势，而价格上仅是国际同类型产品的40%。PAB380和PAB380H的性能参数如下：汽车倒后镜（PAB330）据YMe阳铭科技的工程师代表JackDang说，由于热端的挤出温度高达270-280度，PAB380和PAB380H只适合在阳铭科技的工业级3D打印机Capricornu上使用，而PAB330的热端挤出温度在240-250度，可以适应于一些其他品牌的桌面级/准工业级3D打印机。就材料的总体性能而言，PAB380H的强度、模量和硬度更高；而PAB380韧性和弹性较好，综合性能均衡；PAB330的热端挤出温度较低，适用的设备范围更广

5、。汽车冷却循环水泵叶轮（PAB380H）YMe阳铭科技的尼龙复合材料线材具备自主知识产权，材料的性能参数经过了第三方专业检测认证。PAB380/PAB380H可以在高温高载荷等苛刻条件下使用。可用于制作齿轮、轴承、叶轮、绝缘电子元器件、夹具、涡轮、耐高温连接件等，甚至可以代替注塑实现小批量生产。PAB380通过了医疗领域严苛的高温高压消毒，使其3D打印成型的制件可以作为医疗领域的辅助器械。医疗手术辅助导板（PAB380）除了具备优异的力学性能外，YMe阳铭科技的PAB330/PAB380/PAB380H可以使用水溶性PVA材料作为支撑结构，也可以采用自支撑结构，其自支撑结构具有优秀的可拆性，仅

6、需要借助简单的工具即可将支撑结构拆除，并且不留痕迹。3D打印的成品零件可进行抛光、打孔、切削等后处理工艺。红外热成像仪的外壳与内部构件（PAB380）聚碳酸酯线材上市：桌面3D打印机的“最佳搭档”聚碳酸酯（PC）一直是世界上使用最广泛的热塑性塑料，因为它强度高、刚性、容易热成型，因此在工业领域诸如家用电器、餐具、汽车部件、DVD光盘、安全玻璃等方面都有应用。OFweek3D打印网讯聚碳酸酯（PC）一直是世界上使用最广泛的热塑性塑料，因为它强度高、刚性、容易热成型，因此在工业领域诸如家用电器、餐具、汽车部件、DVD光盘、安全玻璃等方面都有应用。该材料还非常适合注塑成型，主要是因为一旦冷却它的强度

7、就会非常高，可弯曲和变形而不断裂或龟裂。不过由于熔融温度过高使得它并没有在3D打印领域得到广泛的应用。如今，来自上海的3D打印材料制造商Polymaker与先进化学材料开发商Covetro（前身为拜耳材料科技）联手，共同开发出了两款专门针对桌面3D打印机的全新聚碳酸酯3D打印线材PolymakerPC-Plu和PolymakerPC-Ma某。这两款线材经过特殊配方已经将打印温度从300-320oC下降到250-270oC，目前大多数的桌面3D打印机都能够很方便地实现这个温度范围。Polymaker公司同时指出，打印温度的降低同时也减少了在打印过程中出现翘曲或变形的可能性。作为聚碳酸酯材料，PC

8、-Plu和PC-Ma某能够比常见的3D打印材料，如PLA和ABS，提供更强大的机械性能。这两款新材料的先进特性使其非常适合打印对于机械性能要求比较高的部件。而且，它们具备与标准材料一样的弹性，可以很容易地进行打磨抛光或者喷漆等。不过，Polymaker之所以能够开发出如此性能卓越的桌面3D打印机用线材与其合作伙伴Covetro提供的帮助是分不开的。据悉，Covetro为开发新型的PolymakerPC系列耗材提供了高科技的高科技聚碳酸酯树脂。Polymaker的材料科学家和Covetro团队密切合作，共同开发和进一步增强了他们的新新型PC3D线材的配方。Polymaker公司说，最终的产品具有

9、前所未有的属性和功能，可用于3D打印和快速原型应用。“聚碳酸酯所具有的特性对于整个3D打印领域来说都非常理想。其出色的工程和功能性为将桌面3D打印机用于以前不可想象的项目打开了大门。”Polymaker公司联合创始人罗小凡称。使用PC材料3D打印出来的部件一个主要的优势就是具有耐用性，而且其成品比使用标准材料的部件具有更强的机械性能，尤其是PC-Ma某能够显著提高耐冲击性和韧性，甚至要超过PC-Plu。除此之外，聚碳酸酯材料也是天然的阻燃剂，可抗耐多种化学品和溶剂，并且经过开发还能提供透明度，其所具备的光学清晰度可用用于大量全新的领域，这是许多桌面3D打印机用户都难以想象的。此外，Polyma

10、kerPC的耐热性也非常好，PLA和ABS通常会在大约60以上开始软化和变形，而PolymakerPC可承受的温度则超过100至110，甚至可以泡在沸水而不出现形变。据了解，PolymakerPC-Plu线材将从10月份起开始销售，每卷750克，零售价为39.99美元；而PC-Ma某的价格和上市日期则没有发布，Polymaker预计它会在今年年底前上市。聚乳酸中文别名CASNO.断裂伸长率聚丙交酯26100-51-64-10%弯曲模量拉伸强度弹性模量100-150MPa40-60MPa3000-4000MPa1物质信息编辑CASNO.：26100-51-6中文别名：聚丙交酯英文名称：polyl

11、actide,polylacticacid,PLA英文别名：polytrimethylenecarbonate;1,3-Dio某an-2-onehomopolymer分子式：（C3H4O2）n2物质介绍聚乳酸（H-OCHCH3COn-OH）的热稳定性好，加工温度170230，有好的抗溶剂性，可用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸，注射吹塑。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，光华伟业开发的聚乳酸（PLA）还具有一定的抗菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分广泛，可用作包装材料、纤维和非织造物等，主要用于服装（内衣、外衣）、产业（建筑、农业、林业、造

12、纸）和医疗卫生等领域。3物化性质物理性能密度：1.20-1.30kg/L熔点：155-185C,特性粘度IV：0.2-8dL/g玻璃化转变温度：60-65C，传热系数：0.025（w/m某k）力学性能拉伸强度：40-60MPa断裂伸长率：4%-10%弹性模量：3000-4000MPa弯曲模量：100-150MPaIzod冲击强度（无缺口）：150-300J/mIzod冲击强度（有缺口）：20-60J/mRockwell硬度：884主要优点聚乳酸的优点主要有以下几方面：聚乳酸（PLA）是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，再由葡

13、萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸，再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。关爱地球，你我有责。世界二氧化碳排放量据新闻报道在2030年全球温度将升至60，普通塑料的处理方法依然是焚烧火化，造成大量温室气体排入空气中，而聚乳酸塑料则是掩埋在土壤里降解，产生的二氧化碳直接进入土壤有机质或被植物吸收，不会排入空气中，不会造成温室效应。机械性能及物理性能良好。聚乳酸适用于吹塑、热塑等各种加工方法，加工方便，应用十分广泛。可用于加工从工业到民用的各种塑料制品、包

14、装食品、快餐饭盒、无纺布、工业及民用布。进而加工成农用织物、保健织物、抹布、卫生用品、室外防紫外线织物、帐篷布、地垫面等等，市场前景十分看好。相容性与可降解性良好。聚乳酸在医药领域应用也非常广泛，如可生产一次性输液用具、免拆型手术缝合线等，低分子聚乳酸作药物缓释包装剂等。聚乳酸（PLA）除了有生物可降解塑料的基本的特性外，还具备有自己独特的特性。传统生物可降解塑料的强度、透明度及对气候变化的抵抗能力皆不如一般的塑料。聚乳酸（PLA）和石化合成塑料的基本物性类似，也就是说，它可以广泛地用来制造各种应用产品。聚乳酸也拥有良好的光泽性和透明度，和利用聚苯乙烯所制的薄膜相当，是其它生物可降解产品无法提

15、供的。聚乳酸（PLA）具有最良好的抗拉强度及延展度，聚乳酸也可以各种普通加工方式生产，例如：熔化挤出成型，射出成型，吹膜成型，发泡成型及真空成型，与广泛使用的聚合物有类似的成形条件，此外它也具有与传统薄膜相同的印刷性能。如此，聚乳酸就可以应各不同业界的需求，制成各式各样的应用产品。聚乳酸（PLA）薄膜具有良好的透气性、透氧性及透二氧二碳性，它也具有隔离气味的特性。病毒及霉菌易依附在生物可降解塑料的表面，故有安全及卫生的疑虑，然而，聚乳酸是唯一具有优良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料。当焚化聚乳酸（PLA）时，其燃烧热值与焚化纸类相同，是焚化传统塑料（如聚乙烯）的一半，而且焚化聚乳酸绝对不会释放出

16、氮化物、硫化物等有毒气体。人体也含有以单体形态存在的乳酸，这就表示了这种分解性产品具有的安全性。5方法流程聚乳酸生产是以乳酸为原料，传统的乳酸发酵大多用淀粉质原料，目前美、法、日等国家已开发利用农副产品为原料发酵生产乳酸，进而生产聚乳酸。由乳酸制聚乳酸生产工艺有：方法直接缩聚法缩聚法就是把乳酸单体进行直接缩合,也称一步聚合法。在脱水剂的存在下,乳酸分子中的羟基和羧基受热脱水,直接缩聚合成低聚物。加入催化剂,继续升温,低相对分子质量的聚乳酸聚合成更高相对分子量的聚乳酸。二步法使乳酸生成环状二聚体丙交酯，再开环缩聚成聚乳酸。这一技术较为成熟，美国NatureWork公司生产聚乳酸工艺的工艺即为该工

17、艺。中国的海正与中科院共同研制的聚乳酸生产技术也与此相似，主要过程是原料经微生物发酵制得乳酸后，再经过精制、脱水低聚、高温裂解，最后聚合成聚乳酸。反应挤出制备高分子量聚乳酸用间歇式搅拌反应器和双螺杆挤出机组合，进行连续的熔融聚合实验，可获得由乳酸通过连续熔融缩聚制得的分子量达150000的聚乳酸。利用双螺杆挤出机将低摩尔质量的乳酸预聚物在挤出机上进一步缩聚，制备出较高摩尔质量的聚乳酸。在反应温度为150、催化剂用量为0.5%、螺杆转速为75r/min时可通过双螺杆反应挤出缩聚法快速有效地提高聚乳酸的摩尔质量，而且反应挤出产物分散系数减小，均匀性变好。通过DSC曲线的比较发现，通过反应挤出缩聚法

18、制得的聚乳酸的结晶度有所降低，这对改善聚乳酸材料在使用过程中表现出较大的脆性是有益的。流程1）取材将玉米等壳类作物碾碎后，从中提取淀粉，然后将淀粉制成未精化的葡萄糖。很多高技术已克服减去了碾碎的过程，直接从大量的农作物中提取原料。2）发酵以类似生产啤酒或酒精的方式来发酵葡萄糖，而葡萄糖发酵后变成类似于食物添加用于人体肌肉组织内中的乳酸。3）中间型产物将乳酸单体以特殊的浓缩制程，转变成中间型产物减水乳酸，即丙交酯。4）聚合丙交酯单体经过真空净化后，再以一种不使用溶剂的溶解制程来完成开环的动作，使单体聚合。5）聚合物修饰由于聚合物的分子量与结晶度的不同，可使材料特性的变化空间很大，所以因不同应用的

19、产品，将PLA做不同的修饰。6专利获取BRUSSELSBIOTECH（BE）2004年2月13日公开的世界专利WO2004014889，报道了聚乳酸的制备，其独立权项包括如下内容：按以下方法制备乳酸：（a）蒸发乳酸或乳酸衍生物溶液制备分子量为400-2000、总乳酸等价酸度119-124.5%、光学纯度相当于90-100%L-聚乳酸的低聚体；（b）将低聚体和解聚催化剂加入到解聚反应器，制备得到一富含乳酸的气相和富含低聚体的液相；（c）冷凝气相得到液态粗乳酸；（d）将粗乳酸抽取结晶；（e）分离和排出晶体得到一富含乳酸晶体的湿饼；（f）干燥湿饼，得到预纯化乳酸；和（g）结晶预纯化乳酸得到残留酸度低

20、于10meq/kg、水含量低于200ppm和meo-乳酸含量低于1%的纯化乳酸；聚合以上得到的乳酸制得聚乳酸。BOTELHOT等2004年公开的专利WO2004057008-A1，报道了一种可用于糖果包装材料的聚乳酸的制备方法，主要是通过发酵法得到，其实施例报道的具体方法为：将培养液（451）（包括乳清，牛奶蛋白和其它营养成分如无机盐和半光胺酸）加热到70并保持45分钟，再冷却到45。加入乳酸菌helveticu（9克）和Flavourzyme（RTM）（A）（26.5克）。批式发酵9小时，补加含乳清、乳糖和Flavourzyme（RTM）的新鲜肉汤。用氨气调节pH为5.75，生物密度控制于7

21、-8%，发酵过程中连续通气，通气量为1升/分钟。在34天的发酵期内稀释率为0.15-0.3/小时。流出液中的乳酸盐为4%，稀释速度为0.3/小时下产率为12克/升.小时。乳酸流出液采用离子交换树脂和螯合剂分离，再经过两次连续电渗析，回收率为85-90%。HANZSCHBERND等2003年8月21日公开的美国专利US2003158360，报道了一种聚乳酸的制备方法，步骤如下：发酵淀粉类农产品得到乳酸，通过超滤，纳米滤和/或电渗析超纯化乳酸，浓缩乳酸，制备预聚物，环化解聚为双乳酸，纯化双乳酸，开环双乳酸聚合物和脱单体化聚乳酸得到。SHIMADZUCORP2002年10月15日公开的JP20023

22、00898，报道了一种生产乳酸和聚乳酸的方法。具体方法为：利用乳酸铵合成乳酸酯；在除丁基锡外的催化剂存在下，缩聚乳酸酯，合成平均分子量小于15000mol.wt聚乳酸（乳酸预聚体）；解聚聚乳酸得到乳酸；该方法进一步包括开环乳酸聚合物制备聚乳酸。SHIMADZUCORP、OHARAH、TOYOTAJIDOSHAKK、ITOM和SAWAS2002年8月8日公开的专利WO200260891-A，报道了用于生产生物可降解塑料的乳酸和聚乳酸的制备方法，该专利的实施例之一报道的方法如下：发酵得到的L-乳酸铵在90-100下与乙醇反应，分离、收集乙醇；120下脱去反应中的水；通过蒸馏提纯得到的乳酸乙酯，在辛

23、基锡存在下于160缩聚乳酸乙酯，并脱去乙醇。将得到的反应液于200下蒸馏得到乳酸，产率为99.2%。在辛基锡存在下聚合乳酸制得乳酸。NATLINSTOFADVANCEDINDUSTRIALSCIENCETECHNOLOGYMETI、KONANKAKOKK和TOKIWAYUTAKA2001年8月21日公开的日本专利JP2001224392，报道了采用水解酶代替有机金属催化剂制备聚乳酸。7制备方法二步法制备聚乳酸制备乳酸我们用再生资源玉米，马铃薯为原料，利用微生物发酵法制备光学纯L-乳酸或D-乳酸。而且L-乳酸较D-乳酸能完全被人体吸收，无任何毒副作用。生产L-乳酸，所以我们采用国内外通用的米根霉

24、NAF-032。制备米根霉孢子；将米根霉孢子制备成米根霉孢子乳悬液；将米根霉孢子乳悬液固定到固定化载体上得到固定化米根霉种子；将固定化米根霉种子接种到发酵培养基中进行固定化发酵。该方法培育出了高产的米根霉菌株并将其固定到棉布载体上得到固定化米根霉种子，在适宜的发酵条件进行固定化发酵，马铃薯淀粉转化率高，发酵产物的生物量高，L乳酸收率高，成本低廉、步骤简捷、容易掌控等。乳酸的酸化处理和提纯分离细胞去除细胞去除方法的选择主要取决于生产所使用的微生物。米根霉长2102500m，直径518m，因为细胞较小可以通过絮凝法去除。在发酵液中加入壳聚糖作为絮凝剂，调节ph为6.8，保温，搅拌养絮，絮凝结束以后

25、静置1.5h后取上清液于离心管中，用离心机在4000r/min转速下离心20min，分离出固体沉淀。残糖、残留培养基和发酵副产物的分离本项目采用溶剂萃取法。经过溶剂萃取之后之后，乳酸溶液经过活性炭、阳离子交换树脂、阴离子交换树脂后可以得到微黄色的去离子产物。8市场应用PLA有很多的应用，可以在挤出、注塑、拉膜、纺丝等多领域应用，具体如下：挤出级树脂挤出级树脂是PLA的主要的市场应用，主要用于大型超市里新鲜蔬果包装，该类包装已成为欧洲市场链中的重要一员；其次用于一些宣扬安全、节能、环保的电子产品包装上。在这些用途中PLA高透明度、高光泽度、高钢性等优点体现得淋漓尽致，已经是PLA应用的主导方向。

26、另外，挤出级树脂在园艺上的应用也开始获得重视，在斜坡绿化、沙尘暴治理等领域已有所应用。然而，PLA的挤出加工却并非易事，仅适合在一些先进的PET挤出成型机上进行加工，且挤出片材的厚度一般只在0.2-1.0mm范围。加工过程对水份含量及加工温度尤其敏感，挤出加工时，一般要求其水份含量要小于50PPM，这对设备的干燥系统和温控系统又提出了新的要求。加工过程中，如果没有适宜的结晶设备，边料的回收也是一大难题，这也正是市场上有大量PLA边角料在流通的原因。注塑级树脂在PLA的注塑的市场应用中，较为广泛的是改性后的树脂。尽管纯PLA有着高透明度、高光泽度等优点，但是其硬而脆、加工难度大且不耐热等缺点影响

27、了它在注塑方面的应用。当然，化学、塑料工业界都一直致力解决这些问题。例如，利用BPM-500这种添加剂可以提高PLA的冲击强度；加入少量一种名为Bioma某Strong的乙烯基共聚物可以改进PLA的韧性；与另一种生物降解树脂PHA共混可以改善PLA的一些性能；另外，日本的科学家们则开发出了一种添加纸浆的耐热PLA树脂。通过以上一些方式改性后的聚乳酸制品牺牲了透明性，但是却改进了聚乳酸在耐热性、柔韧性、抗冲性等方面的缺陷，提高了其加工难易程度，因此应用范围也得到了拓展。在海正的注塑级树脂销售中大约有70%为改性聚乳酸。而整体上，相对高昂的成本是阻碍PLA在注塑市场上广泛应用的最大原因。虽然纯树脂

28、通过填充改性可以降低一些成本，但是在保证其性能的前提下，这一措施的作用也有限，如果需要在全生物降解这一前提之下改善PLA性能上的缺陷，比如耐热性能，成本则更高。其他牌号树脂双向拉伸膜是目前为止应用最成功的PLA膜，经过双向拉伸并热定型的PLA膜耐热温度可提高到90，正好弥补了PLA不耐高温这一缺陷。通过对双向拉伸取向及定型工艺的调整，还可以控制BOPLA膜的热封温度在70160。这一优势是普通BOPET所不具备的。另外，BOPLA膜透光率达到94%，雾度极低，表面光泽度也非常好，该类膜可用于鲜花包装、信封透明窗口膜、糖果包装等等。PLA无纺布中已经有应用的是纺粘无纺布，因为中国限塑令的实施，这一无纺布在用于购物袋的制作上较为热门。而吹膜、淋膜这两个领域则因为PLA本身的一些特性缺陷，应用情况还在进一步探索中，一些成功的应用案例是将PLA改性后使用。心脏支架可溶性聚乳酸支架旨在吸收现有器械的好处，而又不像金属支架那样留下“金属蜘蛛”，这种“蜘蛛图像”会出现在对病人拍摄某光片时，此时病人的冠状动脉完全支架化了。现有的支架不会收缩，并且不会随着动脉的自然运动而扩张。金属支架可引发致命的血栓，并且有可能会对未来的检测和手术产生干扰。9应用领域