【3D打印機原理】（三）材料選擇

【相關新聞】

【3D打印機原理】（二）支撐結構

【3D打印機原理】（一）層疊截面

米蘭國際燈飾展：LED照明正從技術開發回歸對造型設計的追求

【蘋果描繪的未來】壓力傳感器拓展手勢操作的可能性

【生物塑料】（1）部分特性已超越傳統石油樹脂

3D打印使用的材料主要是光硬化型樹脂，或高溫可以熔化的熱可塑性樹脂（或蠟）。現在，市場上有著各個生產商供應的強度、韌性、透明性、顏色各不相同的種類豐富的材料。

其中，Objet的產品可以制作出由特性不同的材料混合而成的立體模型。該產品配備了多個噴頭，每個噴頭可以噴射不同的樹脂（圖4）。這樣一來，就能為襯墊部分採用橡膠狀材料，為要求強度較高的結構部分採用硬質材料。而且，還能在使用透明材料的部件中，配置使用有色材料的部件，在需要觀察內部的場合發揮作用。還可以通過混合多種材料為模型賦予新特性。Objet將其稱之為“數字材料”。

而ZPrinter是一款隻使用一種材質、但可以自由改變顏色的3D打印機。像彩色打印機一樣，通過使用多種顏色的有色粘結劑，最多可以表現數十萬種顏色。制成立體模型后，表面無需著色，而且復雜的部分也可以准確著色。除此之外，該裝置還能夠在立體模型的表面印制標注等。

就材料的顏色而言，Stratasys的產品也可使用具有相同物理性質的多種顏色的材料。高級機型除了ABS（丙烯?-丁二烯-苯乙烯共聚樹脂）類材料之外，還可以使用聚碳酸酯（PC）、聚亞苯基?（PPSF）等高強度、高耐熱性樹脂。

圖4：使具有不同特性的多種材料一體成型 Objet的高端機型能夠使混雜了特性不同的多種材料的立體模型一體成型。除了為立體模型的不同部位採用不同種類的樹脂之外，還可以在相同位置噴射不同特性的樹脂使其混合，制造具有新特性的模型。

從設計到生產現場

選擇3D打印機時，要針對設想的用途，從最大造型尺寸、可以實現的精度（最小積層厚度和分辨率）、可以使用的材料（特性）等方面考慮。

圖5：在模具試制中的應用 Stratasys的FORTUS系列除了ABS樹脂以外，還可以使用高強度、高耐熱性的PC樹脂及PPSF樹脂。使用這些樹脂可以制作出注射成型、沖壓成型模具的試制品。

例如，需要用肉眼觀測管道中的液體流動時，最好選用透明材料。如果是制作用於試驗的試制品，那就要注重強度和韌性等特性。除了最大造型尺寸之外，其他兩方面僅從產品目錄上的規格很難拍板，因此，最好委托企業或服務商（造型代工商）等制作具有代表性形狀的立體模型，對效果進行確認。要想實現高精度，就必須擁有“沿哪個方向設置截面效果更好”等技術經驗，而且，對於去除支撐材料需要花費的工夫等很多方面，隻有實際用過才清楚。

不過，雖說必須要明確使用目的，但過多約束3D打印機的用途也並非上策。最近，使用3D打印機制作的立體模型作為夾具、模具試制品的例子也越來越多（圖5）。通過調查設計、制造等各部門對於3D打印機有哪些需求，或許還能發現出乎意料的應用方法，擴大3D打印機的使用范圍。（日經技術在線！ 供稿）