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树脂、纸张、金属3D打印机造型材料趋于多样化

  还可这么用!体验3D打印机制作真人仿线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。

  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。

  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。

  有两个打印头,可制作双色造型物。在前面、侧面和(照片中拿掉了)设置了盖,减轻了冷却不均现象,这是低端机型“Replicator 2”没有的。

  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。

  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)。

  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)。

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