材料作为产品制造的物质,不但决定着产品的外在品质与内在性能,也决定着产品的加工方式。自20世纪70年代人们把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱以来,材料研究一直得到高度重视和迅猛发展。随后,新材料、信息技术与生物技术又被并列为新技术革命的重要标志。在机械制造业,新材料更是有力地促进了传统制造业的改造和先进制造技术的涌现。
基于材料堆积方式的3D打印技术改变了传统制造的去除材料加工方法,材料是在数字化模型离散化基础上通过累积式的建造方式堆积成形的。因此,3D打印技术对材料在形态和性能方面都有了不同要求。在早期的3D打印工艺方法研究中,材料研发根据工艺装备研发和建造技术的需要而发展,同时,每一种3D打印工艺的推出和成熟都与材料研究与开发密切相关。一种新的3D打印材料的出现往往会使3D打印工艺及设备结构、成形件品质和成形效益产生巨大的进步。3D打印的材料根据实体建造原理、技术和方法的不同进一步细分为液态材料、丝状材料、薄层材料和粉末材料等。不同的制造方法对应的成形材料的状态是不同的,不同的成形制造方法对成形材料性能的要求也是不同的。随着3D打印技术的发展和推广,许多材料专业公司加入3D打印材料的研发中,3D打印材料正向高性能、系列化的方向发展。
表1-3列出了不同工艺以及相应的打印材料。
表1-3 打印材料与工艺
当然,不同的打印材料是针对不同的应用的,3D打印材料及其性能不仅影响着产品原型的性能及精度,而且也影响着与制造工艺相关联的建造过程。3D打印技术对其成形材料的要求一般有以下几点:(www.daowen.com)
(1)适应逐层累加方式的3D打印建造模式。
(2)在各种3D打印的建造方式下能快速实现层内建造及层间连接。
(3)制造的原型零件具有一定尺寸精度、表面质量和尺寸稳定性。
(4)制造的原型零件具有一定力学性能及稳定性能,且无毒、无污染。
(5)应该有利于后续处理工艺。
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