樹脂、紙張、金屬，3D打印機造型材料趨於多樣化

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“日本第24屆設計及制造解決方案展”（DMS展）於6月19∼21日召開。3D打印機展區的企業負責人紛紛表示，“參觀者比去年多了一倍”。各電視台詳細報道也起到了宣傳作用，展區過道上人潮涌動，想看一眼展品頗為不易。包括以個人用戶為中心應用范圍逐漸擴大的低價格機型，以及提高了材料性能和功能的高功能機型在內，一些剛剛上市的新產品也在展會上亮相。造型材料已不僅僅是樹脂，還出現了使用紙張的3D打印機，可制作金屬部件、模具和砂模的3D打印機更是備受關注。

低價位3D打印機前人山人海

本屆展會最吸引關注的，是10萬日元∼50萬日元價位的3D打印機。這些打印機採用從內置加熱器的可動噴頭噴出PLA（聚乳酸）、ABS（丙烯?-丁二烯-苯乙烯共聚樹脂）等熱可塑性樹脂線材的造型方法。

比如，美國3D Systems公司6月推出的低價格機型“Cube”和“CubeX”（圖1）。最大造型尺寸隻有140×140×140mm的Cube（單噴頭）為16萬日元（約9900元人民幣），最大造型尺寸各邊均比Cube大100mm左右、配備的噴頭數量可在1∼3個中選擇的CubeX約為40萬∼50萬日元（約2.5萬∼3萬元人民幣）。兩款產品都表現出了出色的銷售勢頭。

圖1：3D Systems的“Cube”（左）及其造型物（右） 最大造型尺寸隻有140×140×140mm，售價僅16萬日元，有5種機身顏色，因此個人購買的用戶也比較多。PLA和ABS的材料各有16種顏色。

3D Systems日本公司此次與多家代理商共同搭建了大面積的展位，展示了多台Cube和CubeX，以及利用這兩款產品打印的造型物。另外還實際演示了造型過程，吸引了大批觀眾。

展示大型低價格3D打印機廠商——美國MakerBot公司的“Replicator 2”和“Replicator 2X”的，是該公司在日本的授權代理商Binary公司。MakerBot公司的3D打印機的累計銷量已經超過22000台，最近9個月Replicator 2的銷量達到了11000台。就在2013年6月19日DMS展開幕當天，總部位於美國和以色列的Stratasys公司宣布將收購MakerBot。

圖2：MakerBot公司的“Replicator 2X”（左）及其造型物（右） 有兩個打印頭，可制作雙色造型物。在前面、側面和上面（照片中拿掉了）設置了保護蓋，減輕了冷卻不均現象，這是低端機型“Replicator 2”沒有的。

Replicator 2X是1月剛剛發布的新機型。有兩個造型噴頭，可制作由兩種顏色的材料構成的造型物。

圍繞可用樹脂的特性展開競爭

造型材料採用樹脂的高功能3D打印機方面，基恩士展示了6月18日剛剛上市的新機型“AGILISTA-3100”（圖3）。AGILISTA採用從噴嘴噴出光硬化性樹脂、然后向其照射紫外線（UV）燈使之硬化、從而制作截面形狀的方式。目前基恩士是唯一一家開發這種方式的3D打印機的日本廠商。

圖3：基恩士的“AGILISTA”（左）及其造型物（右） AGILISTA可使用的樹脂兼具高強度和高韌性，還用來制作彈簧和螺絲。開發新機型“AGILISTA-3100”時，提高了造型物細節處的再現性。

AGILISTA的特點是，最小積層厚度隻有15μm，而且可使用能溶於水的支撐材料。AGILISTA-3100改良了材料和機械部分，提高了薄型產品和精細邊緣部位的再現性，能制造精細度非常高的造型物。

宣布收購MakerBot的Stratasys強調，3D打印機可使用豐富的樹脂材料。2012年12月，原美國Stratasys公司與原以色列歐貝杰公司（Objet）合並成立了現在的Stratasys。新公司成立后首次參展DMS的Stratasys展示了使用熱可塑性樹脂造型的原Stratasys的3D打印機打印的造型物，以及使用光硬化性樹脂造型的原歐貝杰的3D打印機打印的造型物，強調可實現的材料特性和可制作的造型物尺寸等的選擇更豐富（圖4）。

圖4：Stratasys的3D打印機打印的造型物 3D打印機“Connex”系列通過從噴嘴噴出多種材料，可在一個造型物中混合特性各異的材料（a）。“Fortus”系列可利用強度和耐熱性等出色的多種熱可塑性樹脂，最高端機型具備較大的造型區，能試制實物大小的兒童座椅（b）

例如，Stratasys的“Connex”系列3D打印機可以制作混合了多種樹脂的造型物，或者通過在同一位置噴出多種材料，實現具有新特性的材料等。還可以在一個造型物的一部分使用透明樹脂，或者使之具備橡膠一樣的特性。

另外，該公司的“Fort us”系列3D打印機除了ABS外，還能使用強度和耐熱性出色的工程塑料。比如，具備約140℃耐熱性的PC（聚碳酸酯）、具有更高的耐熱性（約200℃）和耐腐蝕性的PPSF（聚亞苯基?）、阻燃性較高的PEI（聚醚?亞胺）等。

採用對光硬化性樹脂進行激光掃描使之硬化、即光固化快速成型法的3D打印機也改良了材料。例如，CMET公司展示了利用提高了強度、透明度及韌性等的新材料（環氧類光硬化性樹脂）制作的造型物（圖5）。

圖5：CMET展出的透明度較高的樹脂材料 為滿足想看清試制品內部的需求，提高了造型物的透明度。

目前3D打印機的造型材料還是以樹脂為主。雖然並沒有涵蓋實際產品中已採用的以及可用於其他加工方法的所有樹脂，但可造型的樹脂在逐年增加。