当前技术发展模式下的3D打印高分子材料

常雪梅 董韦良

安徽理工大学材料科学与工程学院 安徽 淮南 233001

作为一项实用性非常强的工科专业，3D打印技术在高分子材料的应用和工程实践中，拥有了很多的技术成果。高分子材料和工程专业在现代生活中是一门具有实践性非常强的课程，实验课作为理论课的补充，在高分子成型加工实验课上，应将实验与理论相结合，通过创新教学方式，提高高分子材料专业学生的实践和科研能力。当前随着技术的发展对技术进行论证，需要从成型加工原理工艺流程等方面，将学习和生产工作予以结合。

1 3 D打印技术在技术浪潮中的表现

1.1 当前在消费电子航空航天汽车公司等大幅度的增加高分子加强化合物，运用3 D打印技术，在低温延展性FDM材料和高性能的3D打印材料等方面加以应用，已经实现了从新常态迈向低能耗高增长的发展阶段。由于受到全球众多企业青睐3D打印等创新数字化生产技术，已经秉承高分子先进的实践和科研能力，使得3D打印技术拥有了先进的发展水平。应用3D打印技术，在工业企业的制造大国，包含了中国在内，实现了经济发展的中高速增长。无论是投资驱动，创新驱动还是要素驱动，3D打印技术在经济结构优化升级中都发挥出重要的推动作用，实现了全新的创新的数字化生产模式，使得3D打印技术目前在加工制品生产效率原材料需求等方面均拥有了技术驱动能力。相对传统的金属材料3 D打印，选择性激光烧结等SL2LS技术，设备价格在相对降低的情况下，后期处理工艺不断提升，尤其是一种低成本金属3 D打印成型方法，避免了原有工艺中材料容易发生氧化成型周期长的缺陷。

1.2 在实现PT的功能化打印上，重点研究了打印方法打印机里设备运用，例如金属高分子材料载体共混物，3D打印技术成型周期较短，内在缺陷少，利用优化后的烧结脱脂工艺，获得了高表面光洁度和高精度的金属制品，尤其是在低温下通过逐层堆积，实现了熔体输送和熔滴喷射的均匀可控性。而且自主研发的打印机图能够将高分子材料与金属粉末进行造粒和共混，突破了传统的粉末眼睛制作技术中的技术瓶颈。在小批量产品和大批量生产中都实现了无模化数字化的制造[1]。

1.3 对于传统金属3 D打印技术种类也予以创新，在复杂形状金属零件的制造加工中发挥出巨大作用.传统金属材料3 D打印目前主要采用SLS(选择性激光烧结)技术，其设备价格昂贵，加工的制品表面容易出现缺陷，工件后期处理工艺较复杂，生产效率低，原材料要求高，影响了其推广应用，因此一种适用范围较广的低成本金属3 D打印成型方法，即金属-高分子材料载体共混物3D低温打印技术。其主要方法:将金属粉末与高分子材料进行共混造粒，通过自主研发的打印机头，实现均匀可控的熔体输送和熔滴喷射，在低温下通过熔滴逐层堆积，实现坯体的功能化打印；再利用优化后的脱脂-烧结工艺可获得具有高精度和高表面光洁度的金属制品。

2 3 D高分子材料打印技术在工程中的应用

2.1 3 D打印桥的设计更自由、更灵活、更具多元空间变幻。例如工程桥梁建设中，设计方案将参数化的数字构建方式融入设计中，冲破传统桥梁设计的束缚，不仅可以实现复杂形体，同时还可以利用快速成型技术对设计进行实时反馈，与设计过程形成互动，使设计从视觉直观走向量化理性。

2.2 在进行试验阶段，高分子成型加工通过3D打印技术将压制、挤出、注射、压延成型等过程予以展示。这符合时代发展需求，具有时代特征。3D打印技术依据数字电脑模型，3D打印技术，运用粉末状金属和塑料等可粘合材料，制成3D实物模型，包括光固化成型、选择性激光烧结、直接金属激光烧结3D喷涂连接等技术在内的3D打印技术，运用工业级高分子材料，形成成型材料。

2.3 3D打印技术运用数字模型在高分子领域中将打印技术快速发展，可以生产出具有个性化特殊性的产品。在工业领域内提高产品设计能力，同时也发挥出3 D打印二3D打印在高分子材料成型加工实验中的应用。

相对传统的高分子材料成型加工实验，3D打印技术融入到高分子成型加工实验中，在产业链复杂后处理工艺复杂等问题上予以解决。由于高分子材料成型加工，往往环境污染较为严重，而采用3 D打印技术能够采用信息存储光盘技术，聚合物动态反应。针对传统的高分子成型技术，开拓广阔的应用前景[2]。

3 3D打印与高分子材料结合

3D技术采用cad技术，将陶瓷、树脂、砂等可粘性材料在经过逐层叠加之后，构成了物理实体。进行3D技术与高分子材料技术应用，常用的包括选择性热烧结分层实体制造等。例如烧熔沉积式FDM通过将丝状材料，如热塑性材料金属等熔丝从加热的喷嘴挤出，按照零件每一层的预定轨迹，以固定的速率进行熔体沉积。在工作下降过程中，叠加沉积新的一层，经过反复，实现零件的沉积成型，其工艺关键是将半流动成型材料的温度恰好保持在比熔点高1℃左右的温度。

当前常用的3 D打印材料包含了无机非金属聚合材料等，材料经过合适的固体到液态，再到固体的加工窗口，成型后通过凝固凝结为良好的具有机械强度高和设定功能的材料，包含高分子粉末、光敏树脂、凝胶等聚合物。在进行高分子粉末材料的制备上，产生的粉碎热，在常温下粉碎之后，使得高分子材料具有粘弹性粉碎的粒子重新粘合，降低了粉碎效率。当低温下高分子材料和催化温度有利于采用冲击式粉碎方法进行粉碎时，此时采用适用的高分子材料，如聚碳酸酯聚乙烯等，运用低温粉碎法制造粉末材料，确定粉碎温度，对韧性较好的原料保持较低的温度，连续化生产，专用的深冷设备，使得粉末颗粒形状军医将聚合物溶解在适当的溶剂中，采用改变温度和加入非溶剂的方法，使得聚合物以粉末状进行沉淀[4]。

结语

3 D打印高分子材料主要是光敏树脂、工程塑料与其它的生物医用材料等，而随着发展日新月异的3D打印研究，相信将来不会局限于当今的材料，充分掌握了高分子材料的成型加工原理。3D打印技术在现代高分子材料与工程项目施工中发挥出巨大的无可替代的作用。这也是为未来高分子材料成型加工实验课的教学改革提供了思路和途径。人才在3D打印技术应用过程中逐步培养出来，并在实践中形成了良好的科研氛围。