結(jié)合3D打印塑料領(lǐng)域的兩家典型企業(yè)Stratasys與Polymaker，了解其應(yīng)用趨勢

工程塑料在機(jī)械性能、耐久性、耐腐蝕性、耐熱性等方面能達(dá)到更高的要求，而且加工更方便并可替代金屬材料。工程塑料被廣泛應(yīng)用于電子電氣、汽車、建筑、辦公設(shè)備、機(jī)械、航空航天等行業(yè)，以塑代鋼、以塑代木已成為國際流行趨勢。結(jié)合3D打印塑料領(lǐng)域的兩家典型企業(yè)Stratasys與Polymaker，一起來感受工程塑料的3D打印進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用趨勢。

Stratasys
打印工藝方面，Stratasys的全資子公司Evolve Additive Solutions推出了高速塑料3D打印工藝。該公司自2009年以來一直在開發(fā)快速增材制造技術(shù)（EPSD）。
材料方面，Stratasys擁有一系列工程級塑料以滿足性能要求苛刻的工業(yè)應(yīng)用場景需求。
-- FDM 熱塑性塑料 - 使用生產(chǎn)級別材料打印耐用零件
ULTEM 9085：高性能部件
具有完善良好的的耐熱性（達(dá)153°C）、機(jī)械強(qiáng)度以及化學(xué)抗性性質(zhì)。應(yīng)用包括功能性原型、制造工具以及小批量高價(jià)值生產(chǎn)部件。
FDM 尼龍 6：堅(jiān)韌部件
綜合了各種 FDM 材料的強(qiáng)度和韌度，更出色的抗疲勞性斷裂延伸率，適合用于打印耐用原型、可經(jīng)受嚴(yán)苛生產(chǎn)環(huán)境的制造工具以及可滿足高功能要求的小批量部件。
ASA：高機(jī)械強(qiáng)度
ASA 是一種生產(chǎn)級熱塑性塑料，具有 10 種耐褪色的顏色，有較高的機(jī)械強(qiáng)度和紫外線穩(wěn)定性，可構(gòu)建耐用的原型進(jìn)行擬合、形狀和功能性測試，或者制作最終用途零件。
PC - ABS
結(jié)合了PC材料的強(qiáng)度與耐熱性以及 ABS材料 的柔韌性，也具備良好的特征定義與表面光潔度。能夠制作出更高強(qiáng)度的部件，進(jìn)而確保更好地進(jìn)行測試以及制作出模擬最終產(chǎn)品材料性能的原型。
碳纖維增強(qiáng)尼龍材料
Stratasys公司用于FDM 3D打印技術(shù)的尼龍12CF材料，含有多達(dá)35%的碳纖維，因此各種屬性都非常優(yōu)異，比如最終拉伸強(qiáng)度為76兆帕（MPA），拉伸模量為7529兆帕，抗彎強(qiáng)度為142兆帕，足以在許多應(yīng)用中取代金屬，非常適合汽車、航空航天等行業(yè)。這種碳纖維增強(qiáng)熱塑性材料，用于生產(chǎn)高性能原型，能夠在設(shè)計(jì)驗(yàn)證過程中經(jīng)受生產(chǎn)零件的嚴(yán)格測試 滿足生產(chǎn)環(huán)境的苛刻要求，并可應(yīng)用于生產(chǎn)線上的夾具制造。

-- PolyJet 材料 - 數(shù)百種不同屬性選擇
數(shù)字 ABS
將耐高溫與高韌性的特性結(jié)合，模擬標(biāo)準(zhǔn) ABS 塑料，制作真實(shí)、精密、具有韌性和耐熱特性的工具和原型。在厚度不到 1.2 mm (0.047 in.) 的壁中剛度和韌性均表現(xiàn)出色。
Polymaker
解決高性能材料在3D打印工藝中的經(jīng)濟(jì)性問題，是Polymaker正在努力且需要不斷努力的方向，目前，Polymaker主要有兩大應(yīng)用板塊，Polymaker消費(fèi)板塊 和 Polymaker工業(yè)板塊。
Polymaker消費(fèi)板塊是最早推向市場的業(yè)務(wù)板塊，目標(biāo)客戶主要是一些設(shè)計(jì)師、工程師和創(chuàng)客等。這也是3D打印開始普及時(shí)的主要市場。
工業(yè)應(yīng)用板塊方面，Polymaker在2017年初推出了Polymaker Industrial的產(chǎn)品線，其以開發(fā)兼顧高性能與經(jīng)濟(jì)性的先進(jìn)材料為目標(biāo)，包含了超過4大產(chǎn)品體系和超過20種不同的3D打印工程塑料及應(yīng)用解決方案。

Polymaker PC
PC （聚碳酸酯），是目前最被廣泛使用的高性能聚合物材料之一，擁有良好的力學(xué)和熱學(xué)性能?？墒羌幢鉖C具備如此優(yōu)良的性能，其在3D打印中還并沒有被大量地應(yīng)用。其主要原因是受制于傳統(tǒng)PC材料的一些特性，令其很難適用于3D打印。
為解決PC材料與3D打印匹配適用性的難題，2016年，Polymaker與Covestro公司開展了合作，推出了PC-Plus和PC-Max兩款產(chǎn)品。在保持了PC高性能的同時(shí)，大幅度降低了其進(jìn)行打印的難度。
一般通用PC材料在進(jìn)行3D打印時(shí)，需要腔體加熱至110-120℃，打印平臺(tái)加熱至120-150℃。而Polymaker PC在這兩方面的溫度要求僅為70-80℃和80-110℃。

這就意味著一般準(zhǔn)工業(yè)級別的FDM/FFF打印機(jī)就可以順利打印PC材料了，甚至于目前一些桌面級3D打印機(jī)也可以使用Polymaker的PC材料。而如果使用傳統(tǒng)的PC材料，在硬件方面的投入相比起來將會(huì)是極其巨大的。
PolyCast
PolyCast是一款針對金屬鑄造應(yīng)用推出的材料，Polymaker對于這款材料的定義是：快速，經(jīng)濟(jì)地制備金屬件的解決方案。

傳統(tǒng)的失蠟鑄造在制作小批量產(chǎn)品時(shí)，會(huì)遇到兩個(gè)難題：1. 成本高，主要是開模的成本 ；2. 周期長，一般需要2-4周才能完成開模并制作蠟?zāi)！?使用PolyCast材料，便可以解決這些問題，無模具成本，并且很快就可以得到由PolyCast材料制作的“蠟?zāi)！薄?br /> 對于小批量制作，和制備一些復(fù)雜零件來說，Polycas是一個(gè)很理想的解決方案。
PolyCast材料有4個(gè)特性：
可拋光：結(jié)合Polysher共同使用，能使打印件擁有可與注塑件媲美的光潔表面。
低灰分：PolyCast材料在實(shí)際的鑄造環(huán)境中測得的灰分?jǐn)?shù)據(jù)為 0.003% ，可被極為充分徹底地?zé)蓛?，鑄造出無瑕疵的金屬件。
低成本：無論與傳統(tǒng)鑄造工藝相比，還是與其他類型3D打印技術(shù)相比較，使用PolyCast材料進(jìn)行鑄造的成本都更低。
易用性：PolyCast?材料極易打印，幾乎市面所見線材3D打印機(jī)（FDM/FFF）都可以輕松打印這款材料。
PolyCast應(yīng)用案例：SO3D & 3D Sailing的用戶通過PolyCast技術(shù)生產(chǎn)帆船零件，實(shí)現(xiàn)零件非標(biāo)準(zhǔn)化的小批量生產(chǎn)。

PolyMide CoPA
PA尼龍也是最常見的工程塑料之一，有非常良好的機(jī)械性能，但在進(jìn)行3D打印時(shí)，也需要腔體以及平臺(tái)加熱才能保證其在打印過程中不發(fā)生翹曲。這無疑又提高了尼龍材料的使用難度和使用成本。

經(jīng)過不斷地研發(fā)和創(chuàng)新，Polymaker使用Warp-Free技術(shù)解決了尼龍易翹曲的難題，開發(fā)出防翹曲尼龍線材PolyMide CoPA， 使得FFF/FDM 3D打印機(jī)無需平臺(tái)加熱或是腔體加熱，只要噴嘴溫度能夠達(dá)到250℃以上便可使用該款尼龍材料。
PolyMide CoPA應(yīng)用案例：同濟(jì)大學(xué)志遠(yuǎn)車隊(duì)參加在新加坡舉辦的2018亞洲殼牌生態(tài)馬拉松賽獲得2項(xiàng)大獎(jiǎng)：城市概念車最佳設(shè)計(jì)獎(jiǎng)&原型車ICE組亞洲亞軍。

圖片：志遠(yuǎn)車隊(duì)選擇使用包括PolyMide CoPA在內(nèi)的尼龍3D打印材料來制造賽車的結(jié)構(gòu)件

在打造賽車時(shí)，志遠(yuǎn)車隊(duì)需要選擇低成本的小批量制造方案，來實(shí)現(xiàn)輕量化的設(shè)計(jì)理念。3D打印技術(shù)因此而成為了他們的理想方案。在材料選擇方面，必須要滿足車輛在熱學(xué)和力學(xué)方面的較高要求。最終志遠(yuǎn)車隊(duì)選擇使用包括PolyMide CoPA在內(nèi)的尼龍3D打印材料來制造賽車的結(jié)構(gòu)件。