树脂、纸张、金属，3D打印机造型材料趋于多样化

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“日本第24届设计及制造解决方案展”（DMS展）于6月19～21日召开。3D打印机展区的企业负责人纷纷表示，“参观者比去年多了一倍”。各电视台详细报道也起到了宣传作用，展区过道上人潮涌动，想看一眼展品颇为不易。包括以个人用户为中心应用范围逐渐扩大的低价格机型，以及提高了材料性能和功能的高功能机型在内，一些刚刚上市的新产品也在展会上亮相。造型材料已不仅仅是树脂，还出现了使用纸张的3D打印机，可制作金属部件、模具和砂模的3D打印机更是备受关注。

低价位3D打印机前人山人海

本届展会最吸引关注的，是10万日元～50万日元价位的3D打印机。这些打印机采用从内置加热器的可动喷头喷出PLA（聚乳酸）、ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚树脂）等热可塑性树脂线材的造型方法。

比如，美国3D Systems公司6月推出的低价格机型“Cube”和“CubeX”（图1）。最大造型尺寸只有140×140×140mm的Cube（单喷头）为16万日元（约9900元人民币），最大造型尺寸各边均比Cube大100mm左右、配备的喷头数量可在1～3个中选择的CubeX约为40万～50万日元（约2.5万～3万元人民币）。两款产品都表现出了出色的销售势头。

图1：3D Systems的“Cube”（左）及其造型物（右） 最大造型尺寸只有140×140×140mm，售价仅16万日元，有5种机身颜色，因此个人购买的用户也比较多。PLA和ABS的材料各有16种颜色。

3D Systems日本公司此次与多家代理商共同搭建了大面积的展位，展示了多台Cube和CubeX，以及利用这两款产品打印的造型物。另外还实际演示了造型过程，吸引了大批观众。

展示大型低价格3D打印机厂商——美国MakerBot公司的“Replicator 2”和“Replicator 2X”的，是该公司在日本的授权代理商Binary公司。MakerBot公司的3D打印机的累计销量已经超过22000台，最近9个月Replicator 2的销量达到了11000台。就在2013年6月19日DMS展开幕当天，总部位于美国和以色列的Stratasys公司宣布将收购MakerBot。

图2：MakerBot公司的“Replicator 2X”（左）及其造型物（右） 有两个打印头，可制作双色造型物。在前面、侧面和上面（照片中拿掉了）设置了保护盖，减轻了冷却不均现象，这是低端机型“Replicator 2”没有的。

Replicator 2X是1月刚刚发布的新机型。有两个造型喷头，可制作由两种颜色的材料构成的造型物。

围绕可用树脂的特性展开竞争

造型材料采用树脂的高功能3D打印机方面，基恩士展示了6月18日刚刚上市的新机型“AGILISTA-3100”（图3）。AGILISTA采用从喷嘴喷出光硬化性树脂、然后向其照射紫外线（UV）灯使之硬化、从而制作截面形状的方式。目前基恩士是唯一一家开发这种方式的3D打印机的日本厂商。

图3：基恩士的“AGILISTA”（左）及其造型物（右） AGILISTA可使用的树脂兼具高强度和高韧性，还用来制作弹簧和螺丝。开发新机型“AGILISTA-3100”时，提高了造型物细节处的再现性。

AGILISTA的特点是，最小积层厚度只有15μm，而且可使用能溶于水的支撑材料。AGILISTA-3100改良了材料和机械部分，提高了薄型产品和精细边缘部位的再现性，能制造精细度非常高的造型物。

宣布收购MakerBot的Stratasys强调，3D打印机可使用丰富的树脂材料。2012年12月，原美国Stratasys公司与原以色列欧贝杰公司（Objet）合并成立了现在的Stratasys。新公司成立后首次参展DMS的Stratasys展示了使用热可塑性树脂造型的原Stratasys的3D打印机打印的造型物，以及使用光硬化性树脂造型的原欧贝杰的3D打印机打印的造型物，强调可实现的材料特性和可制作的造型物尺寸等的选择更丰富（图4）。

图4：Stratasys的3D打印机打印的造型物 3D打印机“Connex”系列通过从喷嘴喷出多种材料，可在一个造型物中混合特性各异的材料（a）。“Fortus”系列可利用强度和耐热性等出色的多种热可塑性树脂，最高端机型具备较大的造型区，能试制实物大小的儿童座椅（b）

例如，Stratasys的“Connex”系列3D打印机可以制作混合了多种树脂的造型物，或者通过在同一位置喷出多种材料，实现具有新特性的材料等。还可以在一个造型物的一部分使用透明树脂，或者使之具备橡胶一样的特性。

另外，该公司的“Fort us”系列3D打印机除了ABS外，还能使用强度和耐热性出色的工程塑料。比如，具备约140℃耐热性的PC（聚碳酸酯）、具有更高的耐热性（约200℃）和耐腐蚀性的PPSF（聚亚苯基砜）、阻燃性较高的PEI（聚醚酰亚胺）等。

采用对光硬化性树脂进行激光扫描使之硬化、即光固化快速成型法的3D打印机也改良了材料。例如，CMET公司展示了利用提高了强度、透明度及韧性等的新材料（环氧类光硬化性树脂）制作的造型物（图5）。

图5：CMET展出的透明度较高的树脂材料 为满足想看清试制品内部的需求，提高了造型物的透明度。

目前3D打印机的造型材料还是以树脂为主。虽然并没有涵盖实际产品中已采用的以及可用于其他加工方法的所有树脂，但可造型的树脂在逐年增加。