3D打印的材料发展历史及未来发展是如何的

3D打印的材料发展历史及未来发展是如何的

3D打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体形状的技术，其基本原理是离散-堆积原理。
从打印耗材看，目前研究较多且国家支持的3D打印金属材料主要包括以下几种：
低成本钛合金粉末 ：满足航空航天 3D 打印复杂零部件用粉要求，低成本钛合金粉末成本相比现有同等钛合金粉末降低 50～60%；
铁基合金粉末 ：利用 3D 打印工艺致密化后的金属制品，其物理性能与相同合金成分的精铸制品相当；
高温合金粉末 ：开发金属粉末的致密化技术，建立制品的评价标准体系。
非金属材料3D打印的研究开始较早，至今已经初步形成规模化的产业。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等，除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。
由于现阶段90%的3D打印机用户都使用的是桌面级产品，因此像ABS、PLA这两种塑料材质的耗材用量占比超过50%，目前高分子材料生产商也主要集中于ABS和PLA以及尼龙材料。从材料种类看，3D打印行业的发展取决于其材料的研发和应用，当前全球3D打印行业的发展主要的材料有PLA、ABS、Standard Resin、PA12、PA 2200、PETG和Clear Resin等。其应用最为广泛的为PLA材料，应用占比为37.1%，其次为ABS占比为15.5%。
随着组织工程研究的不断深入，表明3D打印技术适用于打印细胞、生物支架材料和细胞活性因子，其在器官打印中的应用也日益受到关注。目前生物组织及器官的3D打印主要分为两类，一类是直接打印生物支架，之后再细胞进行培养；第二类是将生物支架和细胞同时打印。生物支架是用于支撑组织成长为一个完整的组织的框架材料，是组织工程三要素之一，也是目前3D打印技术研究的热点之一。生物支架材料一般为多孔材料，这样有利于细胞的培养。其3D打印方法较为多样，激光选区熔化（SLS）、光固化成形（SLA）、三维立体打印（3DP）等方法均可制备生物支架。目前对于硬组织如骨骼的3D打印成型较为成熟，其材料一般为钛镁合金或羟基磷灰石与高分子材料的复合材料，其技术已较为成熟，并被成功的运用于临床。
如今，3D打印产业已经进入高速发展的阶段，虽然存在材料种类少、加工成本高等诸多制约产业发展的因素，但相对于传统的制造方式（减材制造），3d打印技术对材料的总体利用率高，可以制造复杂的结构零件，并且无需开模，制造工序少，周期短。其在在航空航天制造领域、生物医疗领域、设计领域优势日益凸显。
除了在材料方面外，3D打印在其他方面也有较大的发展空间，例如可以将3D打印与“互联网+”和“云计算”相结合，实现制造资源的高度共享，进入个性化定制阶段。另外可将3D打印和传统的切削减材相结合，用以保证零件的成型制造精度。