3D打印耗材
概述：
3D打印機，即快速成形技術的一種機器，它是一種數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。過去其常在模具制造、工業設計等領域被用于制造模型，現正逐漸用于一些產品的直接制造，意味著這項技術正在普及。
3D打印也可以理解成立體成型機，可以在很短的時間內造出一種立體、真實的產品。
3D打印機又稱三維打印機，是一種累積制造技術，通過打印一層層的粘合材料來制造三維的物體。現階段三維打印機被用來制造產品。 2003年以來三維打印機的銷售逐漸擴大，價格也開始下降。
它的原理是：把數據和原料放進3D打印機中，機器會按照程序把產品一層層造出來。打印出的產品，可以即時使用。通過3D打印機也可以打印出食物。這也是大多吃貨所關心的3D打印機未來的發展方向
我們這里講一下3D打印耗材，在打印設備的兼容類型來講，可以采用的材料有棒式、粉末形態的原材料。如果需要達到一定的成型精度，在逐層堆積成型工藝中，那粉末形態原材料相對更容易控制。
激光燒結快速成型是3D打印成型的一種基本原理，通過程序控制，三維軸噴射粉末材料，同時使用激光定點加熱融化，冷卻固化成型。得到我們需要的形狀物體。這種成型方式可以完成任何形狀的物體。
3D打印材料瓶頸期待新突破
應開發更為多樣的新材料，比如智能材料、功能材料、復合材料，特別是多種金屬材料直接成型，以推動3D打印應用的發展。
“3D打印將來肯定是無孔不入。今天大家看到了3D打印在文化創意產業的應用，但這僅僅是開始，未來還會在生物、醫療等領域‘大顯身手’。這項技術的發展潛力非常大。”在5月30日~31日舉行的2013世界3D打印技術產業大會上，中國3D打印技術產業聯盟聯席理事長、華中科技大學材料學院教授史玉升如是說。
在多方共同努力之下，3D打印技術正不斷拓展人們的想象空間——從工藝品到飛機零部件，從能發射子彈的手木倉到能吃的蛋糕，3D打印技術似乎已經無所不能。
不過，史玉升等出席本次會議的專家仍建議，對3D打印應持理性的態度。“3D打印技術在應用中還有諸多困難，而材料問題是當前的主要障礙。”
應用潛力大
2012年3月9日，美國總統奧巴馬宣布成立制造創新網絡以重振美國制造業，3D打印被列為該創新網絡的方向之一。
由此，這項有著近30年歷史的技術，在新的經濟形勢下成為備受追捧的概念，其市場前景也被一致看好。
在本屆大會期間成立的世界3D打印技術產業聯盟發表宣言稱，力爭在2017年12月30日前，推動全球3D打印行業市場規模突破60億美元，中國國內市場力爭突破20億美元。
各方對于3D打印的市場前景信心十足，顯然是看到了其在各行業應用的潛力。本次會議的主題設置也很好地佐證了這一點——主辦方分別設置了文化創意產業、生物醫學及工業制造等領域的專題，大致勾勒出了3D打印技術未來主要的應用方向。
目前，在文化創意產業方面，通過3D打印技術制作小飾品和人體模型，已經成為一股潮流。
記者在西安非凡士機器人科技有限公司的展區看到，一臺3D打印機靈巧地移動著噴頭，僅耗時10分鐘左右，一只紅白相間的手環就誕生了。由于特殊的機械結構設計，這只手環還有一定的伸縮能力。
上海彩石激光科技有限公司的展區則展示了3D打印在工業領域的應用，包括零部件修復，以及金屬結構件的直接制造等等。
3D打印在生物醫學領域的應用更是令人稱奇，目前正在探索的應用除了假牙和假肢，在生物材料引領下，還將在組織工程方面大有用武之地。
杭州電子科技大學生物制造研究所教授徐銘恩表示，由于每個人的身體構造、病理狀況都存在特殊性和差異化，因此，當3D打印技術與醫學影像建模、仿真技術結合之后，就能夠在人工假體、植入體、人工組織器官的制造方面產生巨大的推動效應。
材料瓶頸待突破
隨著應用領域的不斷拓展，3D打印的材料問題也日益凸顯。
比如在3D打印的家用領域，目前的材料有石膏、光敏樹脂、塑料等，但難以滿足大眾用戶的需求。據了解，以色列的Object公司可以在14種基本材料的基礎上混搭出107種材料。然而，這些材料的種類與現實世界中的材料相比，仍然相差甚遠。
工業級的3D打印材料也十分有限，目前適用的金屬材料只有10余種，而且還需要專用的金屬粉末材料才能獲得滿足要求的金屬零件。
“現在業界主要做設備、硬件、軟件的研究，而對材料這塊的研究還缺少重視。”深圳市光華偉業事業公司董事長楊義滸說。
在楊義滸看來，目前材料問題已經成為阻礙3D打印發展的主要障礙。“可適用的材料成熟度跟不上整個3D打印市場的發展。此外，還存在打印時的流暢性與固化程序需要時間的矛盾，冷卻定型與材料強度的矛盾，以及材料對人體的安全性及對環境的友好性的矛盾等等。”
中國工程院院士徐志磊指出，未來應針對3D打印制定通用的材料物性標準，使3D打印的適用材料（特別是金屬材料）通用化，降低3D打印的應用門檻，從而使3D打印的應用范圍更廣泛。
中國機會
業界當前面臨的材料難題，也正是中國發展的好機會。
全國政協經濟委員會副主任、原工信部部長李毅中在出席本次會議時建議，應開發更為多樣的新材料，比如智能材料、功能材料、復合材料，特別是多種金屬材料直接成型，以推動3D打印應用的發展。
而記者在本次會議上也了解到，目前國內的科研機構和企業正在3D打印的材料方面進行著努力。
比如重慶綠色智能技術研究院3D打印技術中心開發的液體光敏樹脂紫外固化技術，打印精度能夠達到微米量級。這引起了在場許多觀眾的興趣。
來自先臨三維科技股份有限公司的一位觀眾表示，該公司在復制古代文物的時候往往存在這樣的問題：雖然掃描的精度比較高，但受制于材料和技術，通過3D打印制造出來的物品的細節不盡如人意。
而上述技術則有望解決該公司的難題。
重慶綠色智能技術研究院3D打印技術中心主任段宣明表示，該中心正在研發一項跨尺度高精度打印，將大面積的快速打印和局部的精細打印相結合，從而滿足客戶的特定需求。
在工業領域，隨著3D打印應用的拓展，金屬粉末材料的國產化也日益迫切。
“材料是3D打印很重要的方面，有了新材料，才能打印出更好、更新穎、更吸引人的東西，材料是一個很好的投資方向。”美國三葉集團首席執行官鄭禮明說。
在粉末耗材方面，需要通過加熱融化、再逐層堆積對于塑膠粉末來說，需要達到的要求很多。比如材料的抗蠕變性、低的熱收縮率、拉伸強度的要求。如果需要好的表面性能，還需要高的流平性。在粉末粒型要求中，牽涉到粉末的比表面積、粉末粒徑分布等。
