3D打印思想起源于19世紀(jì)末的美國，并在20世紀(jì)80年代得以發(fā)展和推廣。3D打印是科技融合體模型中最新的高“維度”的體現(xiàn)之一，中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟把它稱作“上上個世紀(jì)的思想，上個世紀(jì)的技術(shù)，這個世紀(jì)的市場”。
 
    在3D打印中，打印材料的質(zhì)量對制品的外觀品質(zhì)起到主導(dǎo)性作用。3D打印無疑將會成為未來10年汽車、醫(yī)療、建筑等行業(yè)廣泛推廣的技術(shù)應(yīng)用，塑料作為重要的3D打印原材料，又將在未來10年中迎來哪些機遇與挑戰(zhàn)？
 
    全球知名咨詢公司近期頒布了《未來10年，塑料在3D打印市場的應(yīng)用預(yù)測》，評估了較新的塑料材料種類，包括聚碳酸酯、聚苯乙烯、TPU、PET、PBA、聚乙烯醇、聚甲醛和可替代生物塑料、透明材料、柔性材料，以及納米增強塑料等。該報告指出塑料將成為3D打印公司的競爭優(yōu)勢。
 
    很多OEM公司正在尋找能在未來幾年帶來豐厚收入的塑料材料，甚至有3D打印公司開始收購材料研發(fā)公司。與此同時，主要的材料公司也開始將3D打印作為一個盈利的利基市場，搶占商機。
 
ABS和PLA—綠色應(yīng)用勢在必行
 
    30年以來，大部分公司主要采用ABS作為產(chǎn)品原型的制作，這就鞏固了ABS作為第一3D打印媒介材料的地位?？捎糜?D打印的ABS材料種類繁多，是其他注塑加工材料無可比擬的。
 
    市場可提供不同類型的高質(zhì)量ABS產(chǎn)品，它們的顏色、透明度、防火和耐化學(xué)腐蝕性甚至能與其他傳統(tǒng)加工的材料相媲美。但是由于缺乏規(guī)范化的單絲纖維，ABS單絲纖維的市場也比較分散，使得材料供應(yīng)商無法追求更大的產(chǎn)能。在過去的幾年里，業(yè)內(nèi)人士已開始將1.75毫米的單絲纖維直徑作為標(biāo)準(zhǔn)加工直徑。
 
    ABS盡管能帶來眾多好處，它也將面臨種種挑戰(zhàn)。在過去10年中，由于ABS材料物理特性的局限，它為個人3D打印也帶來了一些限制。雖然ABS是3D打印市場最常見的材料，但它不會帶來像尼龍或樹脂那樣能帶來龐大的市場收入。
 
    PLA正作為一種代替ABS的綠色產(chǎn)品，逐漸應(yīng)用在3D打印中。隨著塑料對傳統(tǒng)制造工藝的綠色訴求不斷增加， PLA也逐漸成為生產(chǎn)應(yīng)用中使用量最多的材料。PLA部分材質(zhì)構(gòu)成是來自從玉米淀粉、黃豆、木薯根、甘蔗、馬鈴薯、小麥和許多其他植物中提取的可再生乳糖。
 
部分PLA的混合物，比如像PLA 4043D已經(jīng)改造成為更加環(huán)保的材質(zhì)?，F(xiàn)在許多材料供應(yīng)商為3D打印提供PLA單絲纖維，有些甚至是獨家供應(yīng)。
 
    尼龍—新材料和新供應(yīng)商，潛力無限
 
    雖然3D打印材料市場的最常見的部分是ABS和PLA，實際上是尼龍才是應(yīng)用規(guī)模最大的材料，預(yù)計到2019年，尼龍將占據(jù)3D打印材料市場30%的市場份額。
 
    尼龍材料正在往功能原型和終端制造應(yīng)用的方向進(jìn)行改進(jìn)。尼龍可用于高溫擠出工藝，但在激光燒結(jié)工藝中也能呈現(xiàn)熔融特性。在全球范圍內(nèi)，尼龍6主要應(yīng)用于傳統(tǒng)加工工藝，包括注塑加工成型。尼龍12則常用于激光燒結(jié)增材制作工藝。
 
    由于人們能夠更好地控制3D打印的尼龍部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)纖維序列的變化，從而提高部件的同性性能，能夠在壓力條件下，向物體輸出變形編程。因此，尼龍在3D打印的材料市場中將繼續(xù)保持其優(yōu)勢。
 
    盡管如此，增材制造的尼龍粉供應(yīng)商數(shù)量仍然有限。目前只有極少數(shù)廠家為3D打印生產(chǎn)的尼龍粉末。主要的供應(yīng)商是：贏創(chuàng)、阿科瑪、Arzuano、ExcelTec和羅地亞。也有一些中國企業(yè)生產(chǎn)激光燒結(jié)工藝的尼龍粉末。
 
    光敏樹脂—始于原型制作，后勁十足
 
    30年來，樹脂被選擇性地固化，以形成物體結(jié)構(gòu)。自從這項技術(shù)在30年前首次亮相以來， 3D打印樹脂已為原型工程師帶來一個小型但利潤豐厚的用戶群。未來十年，樹脂仍有巨大商機，通過SLA設(shè)備的大規(guī)模安裝使用，更多的功能樹脂材料和終端應(yīng)用將出現(xiàn)在牙科行業(yè)。
 
    未來這十年，預(yù)計樹脂的市場需求與3D打印尼龍的需求一樣大。然而，樹脂最大型的應(yīng)用將主要是原型設(shè)計。 SLA設(shè)備能產(chǎn)生高度精確的三維原型，可以執(zhí)行形狀擬合測試。這些原型有墊圈、齒輪和鉸鏈，將對汽車、醫(yī)療、重型機械、航空航天工業(yè)中的部件制造產(chǎn)生重要的影響。 SL設(shè)備也開始在建筑和電子等設(shè)計導(dǎo)向型行業(yè)產(chǎn)生較大影響。
 
    預(yù)計未來5-7年樹脂材質(zhì)的不斷完善，將讓工程師能生產(chǎn)出更強大的功能原型部件。這些功能原型部件會直接使用在高性能汽車行業(yè)及航天航空行業(yè)。光敏樹脂也將在口腔醫(yī)療行業(yè)有特殊應(yīng)用。
 
    3D打印行業(yè)的光敏樹脂供應(yīng)鏈相當(dāng)完善的。由于這些樹脂悠久的歷史，大量專業(yè)且高效率的化學(xué)供應(yīng)商將更愿意為3D打印樹脂材料制造服務(wù)。
 
    未來十年展望
    三類塑料 ABS、PLA和尼龍將在未來10年繼續(xù)占據(jù)3D打印材料市場的最大份額。預(yù)計到2019年， 這些材料的市場需求量將達(dá)到1.3萬噸。
 
    ABS和PLA繼續(xù)滿足3D打印的業(yè)務(wù)愛好者的需求，將為個人3D打印市場帶來強大商機。更多的耐用聚合物如TPU、聚碳酸酯和尼龍業(yè)將在未來十年贏得更多的市場份額。新材料在3D打印中的應(yīng)用，能夠幫助專業(yè)人士實現(xiàn)產(chǎn)品不同性能，提供重量更輕、性能更好的零部件料，減少次級安裝程序，甚至讓客戶定制的醫(yī)療植入體和牙科解決方案成為可能，這將為相關(guān)的細(xì)分市場帶來更多價值。
 
    但是目前，設(shè)備制造商控制著3D打印材料的供應(yīng)鏈，這減少了大材料公司的競爭機會。不過，一些材料公司與小型設(shè)備廠合作，甚至自行研發(fā)3D打印設(shè)備。一些公司像CRP技術(shù)和DSM Somos正通過為汽車和牙科應(yīng)用研發(fā)特殊材料以尋找商機。
 
3D打印帶來了世界性制造業(yè)革命，以前是部件設(shè)計完全依賴于生產(chǎn)工藝能否實現(xiàn)，而3D打印機的出現(xiàn)，將會顛覆這一生產(chǎn)思路，這使得企業(yè)在生產(chǎn)部件的時候不再考慮生產(chǎn)工藝問題，任何復(fù)雜形狀的設(shè)計均可以通過3D打印機來實現(xiàn)。
 
3D打印無需機械加工或模具，就能直接從計算機圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的物體， 從而極大地所縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)率。盡管仍有待完善，但3D打印技術(shù)市場潛力巨大，勢必成為未來制造業(yè)的眾多突破技術(shù)之一。
 
3D打印使得人們可以在一些電子產(chǎn)品商店購買到這類打印機，工廠也在進(jìn)行直接銷售?？茖W(xué)家們表示，三維打印機的使用范圍還很有限，不過在未來的某一天人們一定可以通過3D打印機打印出更實用的物品。
 
3D打印技術(shù)對美國太空總署的太空探索任務(wù)來說至關(guān)重要，國際空間站現(xiàn)有的三成以上的備用部件都可由這臺3D打印機制造。這臺設(shè)備將使用聚合物和其他材料，利用擠壓增量制造技術(shù)逐層制造物品。3D打印實驗是美國太空總署未來重點研究項目之一，3D打印零部件和工具將增強太空任務(wù)的可靠性和安全性，同時由于不必從地球運輸，可降低太空任務(wù)成本。
 
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