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    2018年终盘点 新型材料涌现壮大“材料家族”

    2019-01-09来源:

      3D打印构建的增材制造和智能制造新型生产体系中,打印材料扮演重要角色。这种“流动的血液”是3D打印成型的基础,是决定打印件能否成型和质量好坏的决定性因素。因此,对于耗材领域的研发投入一直是行业里的重要课题。

      刚刚过去的2018年,3D打印在材料领域的探索一直走在行业发展前列,不断有新型材料问世补充现有应用领域或开创新的应用空间。从树脂材料到金属粉末,从环保材料到复合材料,3D打印材料家族日渐壮大。

      下面这些3D打印材料就是2018年诞生的新材料的代表:

      Verbatim用于FFF技术的3D打印材料DURABIO

      三菱化学控股集团子公司Verbatim推出了一款用FFF于3D打印的材料DURABIO,这是一种由三菱化学开发的透明生物基工程材料,它结合了聚碳酸酯(PC)和聚甲基丙烯酸酯(PMMA)的特性。该材料具有优异的光学和机械性能、高耐热性、耐刮擦性和耐磨性以及极好的透光性和抗紫外线性。DURABIO有透明、高光泽的钢琴黑和钢琴白三种颜色。

      此外,DURABIO比传统的工程塑料具有更高的抗冲击性、耐热性和耐候性。其他优点包括易于着色:DURABIO可以简单地与颜料混合,以创造光泽、高反射表面。另外,其硬度、增强耐用性和抗划伤性的表现也十分不错。

      Carbon医用级树脂3D打印材料MPU 100

      总部位于硅谷的数字制造公司Carbon宣布推出了其首款医用级树脂3D打印材料:医用聚氨酯100(MPU 100)。据悉,MPU 100与Carbon的硬质聚氨酯材料类似,是一种医用级双组分树脂,可以使用Digital Light Synthesis生产各向同性的硬质塑料。它专为医疗系统、皮肤接触设备、药物接触设备和一次性医疗设备应用组件而设计。

      MPU 100的主要特性包括:工程级材料,具有优异的耐磨性;经测试符合USP VI和ISO 10993-5和-10生物相容性;与环氧乙烷、电子束和伽玛灭菌方法兼容;在灭菌后能保持其生物相容性;与常见的消毒剂兼容;可提供分析证书;FDA提供的主文件。

      materialise多色+UV喷墨3D打印材料Multicolor +

      比利时3D打印公司Materialize推出了一种新型UV喷墨 3D打印材料 Multicolor +。据称这种材料可以打印出色彩丰富的全彩3D打印部件。

      Materialise表示,该材料适用于非功能模型,如小雕像,化身,或建筑模型,每种模型的体积用于计算材料成本。

      ColorFabb黑色半哑光PLA 3D打印材料

      3D打印材料生产商ColorFabb发布全新的3D打印线材。与其他PLA相比,黑色半哑光PLA具有更平滑的表面光洁度。因为不包含纤维,所以线材达到高品质的光洁度。

      新的黑色半哑光PLA可以在不必调整打印机设置或参数的情况下使用,这使它更容易被用户尝试。除此之外,ColorFabb还提供两种黑色亚光饰面线材:XT-CF20和PA-CF Low Warp。但是,这些材料需要使用硬化钢喷嘴进行打印。

      值得一提的是,黑色半哑光PLA提供了更好的美感,同时降低了大多数PLA 3D打印的光泽度。因此,表面亮点不太明显,最终的外观更清洁、更奢华。

      FILOALFA可代替PEEK的3D打印材料:THERMEC ZED

      3D打印材料公司FILOALFA是Ciceri de Mondel的一个子公司,其发布了最新的3D打印材料:THERMEC ZED。该材料是与DOMO工程塑料公司(DOMO化工集团的子公司)合作开发的。

      FILOALFA表示,其新型FDM线材可确保层间良好的粘合力,防止分层,并确保在3D打印过程中收缩率为最低。

      3D打印材料据说具有出色的可加工性、卓越的机械性能和快速的循环时间,以及高达200°C的化学惰性,没有已知的溶剂能够影响它。该材料本身也是阻燃的。FILOALFA建议将新材料作为PEEK的一个很好的替代品。

      Genecis将食品废弃物转化为3D打印材料

      由多伦多士嘉堡(UTSC)的工程师和毕业生创办的创业公司Genecis利用微生物、微生物工程和机器学习将餐馆食物垃圾变成可用于制造玩具的可生物降解塑料(PHA)。

      PHA是一种由细菌生产的高质量可生物降解聚合物,与其他形式的生物塑料相比具有许多优点。它们是热塑性塑料,这意味着它可以很容易地模塑和重塑成不同的产品。此外,与许多其他形式的生物塑料不同,它不会破坏环境,可再回收。

      佳能用于高分辨率3D打印的氧化铝基陶瓷材料

      总部位于东京的佳能公司开发了一种新型3D打印材料。这一新材料是氧化铝基陶瓷粉末,其与选择性激光熔融3D打印机一起烧结。与他们使用SLA(立体光刻)3D打印机固化的其他陶瓷注入树脂不同,在最终退火烘烤中经历高达20%的收缩,佳能陶瓷部件在退火阶段后的尺寸差异小于0.8%。尺寸精度对于联锁零件和工业设备至关重要,佳能的目标是陶瓷的耐热性和耐腐蚀性。

      佳能计划将此技术应用于医疗领域,其中兼容性和定制性是特别重要的因素。能够以更经济的方式生产小批量产品可以为医院节省一大笔钱。

      杜邦公司碳纤维增强型3D打印长丝

      杜邦运输和高级聚合物公司(DuPont Transportation & Advanced Polymers)是陶氏杜邦(DowDuPont)特种产品部门的全球业务部门,该公司在2018年德国法兰克福国际精密成型及3D打印制造展(Formnext 2018)上正式推出了新型3D打印长丝。

      这两款新型产品将于2019年1月上市,包括玻璃纤维增强聚酰胺和碳纤维增强聚酰胺。杜邦公司表示,这两种等级产品都允许用户实现更大的设计自由度,更轻量化,并且能够缩短产品开发周期,从而实现快速原型设计,使零件生产、工具使用和产品定制的过程更加简易方便。

      两款新型等级产品是:

      ●Zytel 3D12G30FL BK309是一种黑色的、具有热稳定性的30%玻璃纤维增强型聚酰胺,模数为4-5GPA,热变形温度为>150 C,在室温下耐大多数溶剂、清洁剂、汽车液体和燃料。

      ●Zytel 3D10C20FL BK544是一种黑色的、20%碳纤维增强型聚酰胺,适用于轻质零部件,模量为4-5GPA,热变形温度为>150 C,在室温下耐大多数溶剂、清洁剂、汽车液体和燃料。

      Evonik基于PEEK可用于3D打印植入的丝材

      Evonik推出了基于PEEK(聚醚醚酮)的人体植入质量级别的3D打印丝材,据悉这种高性能的材料能够用于FFF(Fused Filament Fabrication)工艺,有望3D打印出可以植入人体的塑料医用内置物。这种新的PEEK长丝是基于VESTAKEEP i4 G,即Evonik生产的一种高粘性植入级别材料。该产品具有令人印象深刻的生物相容性、生物稳定性和X射线穿透性,易于加工,并作为一种高性能材料而在诸如脊柱植入物、运动医学与颌面外科等医疗技术应用中使用了多年。

      Evonik将额外提供其为FFF技术而开发的PEEK长丝中的一种较便宜的试用级别材料。该试用级别材料具有与植入级别材料完全相同的加工性和力学产品性能,但无需医疗器械应用所需的准许文件。这种天然色彩的长丝,拥有1.75 mm的直径,被缠绕在500g的卷轴上,适合直接在用于PEEK材料的标准FFF 3D打印机上使用。

      革命性的3D编织防震材料 消除汽车震动

      萨里大学的科学家、巴尔的摩约翰霍普金斯大学和加利福尼亚大学的研究人员合作开发了一种具有高刚度和阻尼的新型3D打印材料。科学家表示,这种新材料虽然像金属一样坚硬但足够柔韧,可以承受强烈的振动,可能会改变汽车制造业。

      在阻尼系数方面与聚合物相当的材料,但是是多孔的并且具有高得多的最大使用温度。这种新型的阻尼超材料在广泛的重量敏感应用中具有潜在的用途,这些应用需要在高频下振动衰减。

      这些材料的主要优点是高度可扩展,允许多材料晶格,并且易于选择性粘合。

      赢创用于3D打印的柔性PEBA粉末

      德国化学公司Evonik(赢创)开发了一种用于增材制造的新型PEBA聚合物粉末。该材料以其高弹性和高强度而着称,与一系列基于粉末的AM工艺兼容,包括激光烧结(LS),高速烧结(HSS)和粘合剂喷射。

      新粉末由聚醚嵌段酰胺(PEBA)组成,这是一种具有良好耐受性,强度和耐久性的热塑性弹性体。据报道,使用赢创新粉末进行3D打印的零件具有良好的柔韧性,出色的耐化学性和耐用性,温度范围为-40°C至90°C。赢创表示,其新型AM粉末非常适合生产功能性塑料原型和系列生产零件。

      亚马逊自有品牌3D打印线材

      知名领先电子商务平台亚马逊推出自有品牌的3D打印线材AmazonBasics,面向全球销售及发货。

      其自有品牌3D打印线材产品包括多色的PETG,PLA和ABS塑料线材。单卷直径1.75毫米的线材重1千克。用户可从卷轴前设有的小窗口检查剩余材料。不用时可重新密封保存,放置损坏或污染。单卷平均定价19.99美元,5卷装只需79.99美元,定价均不含运费。

      亚马逊此举并不是突发奇想,自2013年起他们就与易生、BuildTak和3D Prima等公司合作,在网站上推出了专门的3D打印机及耗材商店,销售消费级的打印机,配件及耗材等。

      ORNL使用木质素的新型3D打印材料

      橡树岭国家实验室(ORNL)开发了一种使用木质素的新型3D打印材料。

      ORNL表示,植物基材料具有优异的性能,木质素也恰好是生物燃料工艺的副产品,并且将其价值最大化,用作3D打印材料。该材料由木质素,橡胶,碳纤维和ABS组合而成。与单独的ABS相比,使用该材料打印的3D部件在各层之间的粘合强度提高了100%。

      Kai Parthy新型生物降解3D打印材料

      3D打印专家和木丝先锋Kai Parthy推出了一种名为GROWLAY的新型可生物降解3D打印材料。这种新型生物降解GROWLAY材料,可用于进行室内绿植的养殖。

      GROWLAY的层次可以产生有机结构,如小山丘和风景。添加任何种类的植物的水,种子或孢子,它们将在长丝上生长。GROWLAY的关键点是层状热塑性材料的微毛细管特性。它的空腔吸收和储存水,溶解液体营养素或肥料。它是一种吸收剂,可以为草种或苔藓提供稳定的结构。

      美军新型可3D打印的混凝土复合材料

      美国陆军工程师研发出了一种新型复合材料,可用作混凝土3D打印。值得一提的是,利用这种材料可以打印出更坚固的结构,并且大大缩短了生产时间。

      USACE研发的新型混凝土有两种主要组成部分:固体混合物和液体混合物。一层固体混合物由粘土、煤灰(煤粒)和硅灰组成,然后结合沙子、砾石、石头等材料与粘合剂混合形成完全固体混合物。粘合剂增加了流动时间并改善了混凝土凝固时间。

      液体混合物包括常用于混凝土中的化学品和液体,以改善其流量和粘度,达到实现快速泵送的目的,其中还包括干燥时减少开裂和尺寸收缩的化学制品,以及用于降低混合物糊化性的增塑剂。

      Philament新型工程级3D打印耗材

      匈牙利线材制造商Philament致力于生产可生物降解的材料,推出了一种基于PLA,但又与普通的PLA不同的新型3D打印耗材——Philament Engineering,它具有极高的耐热性,可达140℃。

      PLA材料通常不被认为是工程级材料,但Philament Engineering除了具有超高的耐热性外,还具有高冲击和防震性能,非常适合工业制造。与传统PLA不同的是,由Philament Engineering打印的物体具有良好的形状并且不会弯曲, 非常强硬,甚至可以替代金属应用。

      Philament Engineering打印温度为215℃,床温为100℃。据了解,目前Philament Engineering可提供1.75和2.85毫米直径的耗材,颜色有白色、蓝色和黑色。

      科学家研制出3D打印智能凝胶

      研究人员打印出几块高大约2.54厘米的人形智能凝胶,把它们放在电解液里,然后给电解液通电。凝胶在电场作用下可以前进、后退、抓取物体、移动物体。改变电解液浓度和电场强度可以使凝胶改变姿态或形状。研究人员在《应用材料与界面》发表论文,报告这一成果。他们说,这种材料与人体组织相似,含有大量水,非常柔软,或许可用于研制人造心脏、人造胃、人造肌肉。这种材料柔软的特性使它不会损伤遇到的物体,有望应用在诊断疾病、进入身体输送药物等场合。

      EnvisionTEC开创性3D打印材料E-RigidForm

      3D打印解决方案公司EnvisionTEC发布了一款突破性的新材料E-RigidForm。E-RigidForm是一种类似聚氨酯的树脂,可以打印坚硬的部件。在7%的断裂伸长率下,具有68-73 MPa的高拉伸强度,E-RigidForm可能是3D打印领域有史以来最耐用的打印材料之一。

      E-RigidForm是3SP系列3D打印机的突破性材料,可提供非常大的构建面积,而不会牺牲速度和精度。

      Tethon 3D用于立体光刻的Castalite熔模铸造树脂

      作为陶瓷3D打印领域领先创新者之一的Tethon 3D,推出一种用于3D打印的新型树脂材料。材料Castalite是用于SLA或DLP打印机的光固化陶瓷聚合物树脂。在窑烧制之后,用Castalite打印的物体适合用作金属铸造工艺中的陶瓷壳模。新材料具有非常高的耐热和耐热冲击性,因此非常适合铸造青铜,金,银和铝等多种金属。

      Polymaker最新3D打印材料PolyMide CoPA

      3D打印材料公司Polymaker推出了PolyMideCoPA,这是一系列基于尼龙(聚酰胺)的3D打印机线材。该线材针对“无变形”技术的工程应用进行了优化。PolyMaker的无变形技术通过在制造时化学控制线材的微观结构和结晶行为来解决这些问题。因此,3D打印过程中产生的所有内部压力在凝固之前完全释放。

      3D打印新型Polyamaker材料时,不需要加热室,这意味着它可以使用在任何能够实现250°C或更高喷嘴温度的FFF/FDM3D打印机上。

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