窦瑶
成都职业技术学院
摘要
科学技术的进步为3D打印技术的进步奠定了坚实的基础。与传统的材料处理技术相比，3D打印技术具有很大的优势，并在各个领域得到了高度评价。在这个阶段，印刷技术和印刷材料是限制该技术发展的主要因素。因此，本文首先介绍一些常用的高分子印刷材料，然后讨论印刷技术的发展，为相关行业提供参考。
关键字：3D打印；高分子；发展现状；趋势
基金项目：成都职业技术学院科研创新团队（20KYTD07），科研平台（19KYPT01）
前言
3D打印技术是通过快速原型开发在1970年代末和1980年代初开发的一种先进制造技术，并且近年来已被广泛使用。3D打印技术的出现将彻底改变现有的制造业。 3D打印（也称为3DP）是一种基于数字模型文件的技术，该技术使用粉末金属材料或塑料以及其他粘合材料逐层打印对象。 3D打印技术是一种通过向层中添加材料来创建三维对象的技术，这也称为增材制造，这与传统的材料处理技术不同。当前，3D打印技术的应用非常广泛，可用于模具制造、工业设计、汽车、医疗等领域。
一、3D打印技术的发展
（一）3D打印技术开始发展阶段
3D打印技术最早于19世纪末在美国开发。根据数字模型文件，使用诸如金属粉末或塑料之类的粘合剂材料逐层打印以构成必要的项目。这最初也称为快速原型制作和三维打印。但是，当时的技术条件不允许开发和推广3D打印技术。然而，3D打印技术只是小规模应用，并且Enrico在1990年代发明的3D打印机引起了人们的注意。当然，随着技术时代的发展，3D打印技术正在逐渐发展。
（二）3D打印技术的发展与推广
从2018年8月开始，美国开始推广基于3D打印技术的枪支，并且在美国合法使用3D枪支。人们还可以根据需要从互联网下载3D手枪打印设计图纸。在2018年12月，俄罗斯使用3D生物打印技术来打印的甲状腺，这是使用3D生物打印机在零重力下完成的。后来在美国，使用3D打印技术制造了脊髓支架，是一种模仿中枢神经系统结构的支架，可以帮助恢复运动功能。这是3D打印技术首次应用于针对脊髓的医学实验。3D打印是一种打印技术，但它不仅是一种材料，它还可以模拟人体器官并打印可以适应人体的骨骼，在细胞生长中起着重要作用，因为它在医学应用中具有许多优势。因此，在2018年，3D打印技术在医学界逐渐被认可和研究和推广。但是，由于特殊材料的存在，并且不能替代现有技术，所以3D打印技术的推广还没有达到公众所熟悉的范围，并且推广该技术还有很长的路要走，且3D打印技术还应必须不断发展。
二、现阶段3D打印高分子材料
（一）高分子丝
FDM是近年来最负盛名的快速原型技术之一，高分子丝目前在FDM 3D打印机中使用最广泛。通常，电加热工具用于将高分子丝加热到其熔点，然后由计算机智能控制。接下来，覆盖热熔丝材料堆，最后形成理想的工件。
例如，ABS树脂。ABS树脂是一种通过苯乙烯、聚丁二烯橡胶和单体丙烯的氢聚合反应形成的接枝共聚物，因其出色的韧性和耐腐蚀性而在汽车和电气行业得到广泛认可。然而，冷时收缩率很大，在印刷过程中经常剥落、翘曲或开裂，为了提高ABS的成型质量，邱军等人将ABS和高强度PC树脂混合后将ABS的收缩率稳定在0.3和0.5之间。 仲伟虹等人用细碎的玻璃纤维填充了ABS，这大大降低了ABS产品的收缩率，并获得了一种更适合FDM印刷工艺的材料。
（二）光敏树脂
光敏树脂通常用于三维光固化3D打印领域，其性能主要由四个部分决定：光引发剂、聚合物单体、预聚物、填料和助剂，并通过数字光照射进行聚合和固化。但是，光敏树脂的机械强度和耐热性低于大多数工程树脂，这是光敏树脂的不足之处。但是，与必须以金属丝或粉末形式制备的聚合物材料相比，液态光敏树脂在共混和分子切割的自由度和灵活性方面具有更多优势，并且可以轻松生产可用于特殊应用的聚合物材料。
（三）高分子粉末
由于高分子粉末的烧结过程所需的能量比烧结其他粉末所需的能量低得多，并且过程相对简单，因此可以说在SLS成型技术中应用高分子粉末是很普遍的，但是SLS成型技术研究的开始时间相对较短长。近年来，该方法的实现仍然存在一些问题，因此高分子粉末在实际应用中也受到限制。
为了满足SLS成型技术在尺寸精度和机械性能方面的许多要求，广东银溪科技有限公司发明了一种制造和应用选择性激光烧结聚丙烯粉末材料的方法。聚丙烯粉是通过先进行低温研磨得到的，然后用气流筛选并收集粒径为15-74mm（800-200目）的粉末，所得的聚丙烯粉具有较强的烧结性能，在印刷过程中具有机械性能。特性和尺寸精度可以达到理想水平。此外，哈佛大学工程与应用科学学院和生物技术研究所的科学家共同开发了一种基于环氧的热固性材料，该材料可在印刷后用于建造轻型建筑。在建筑中应用3D打印技术是工业负载应用中3D打印的坚实步骤。
三、3D打印技术的实际应用与实例
（一）生物医学
3D打印将引领生物医学进入新的发展时代，并成为生物医学领域的研究热点。美国、英国、德国、日本、以色列和许多其他国家正在增加对3D打印技术的投资。近年来，中国非常重视3D打印技术的研究。人工器官技术研究已达到国际先进水平。现在3D打印包括颌骨、气管支架、头骨、脊柱、骨盆等所有这些都已进入临床阶段。 3D打印在生物医学领域的及时应用也存在一个问题，特别是在人工器官的生产中，例如单个细胞、多个细胞和细胞簇的受控三维运输。
（二）教育行业
国内3D技术应用于教育的推广仍不成熟，必须通过其他方式来补充和发展3D打印的发展。进入3D打印技术园区后，学生可以直观地使用3D打印技术。在中国，建筑系学生可以使用3D打印技术快速轻松地打印自己的建筑模型，而食品专业学生可以使用3D打印技术来打印产品。生物学系的学生可以打印细胞、器官、病毒等。化学专业的学生可以使用3D打印技术来创建分子模型以便更好地观察。
四、3D高分子打印技术在未来的发展前景
3D打印技术是在新时代的发展背景下创建的新兴技术，并且可以在实现第三次工业革命中发挥主导作用，并且该技术的发展前景主要包括以下方面。首先，通过3D打印技术的不断创新，打印技术和实际应用中的打印效率可以实现快速发展。其次，随着未来3D打印技术的发展，将越来越多地应用纳米材料和高分子等新材料，越来越多的物理模型将能够被打印。第三，在3D打印技术不断创新发展的基础上，大幅降低了3D打印设备的价格和成本，因此可以扩大3D打印技术的应用范围。第四，随着3D打印技术的不断发展，其应用范围将不可避免地扩大，不仅将在航空、机械和医疗领域得到更广泛的应用，还将扩展到发行和军事零件制造。对于促进这些行业的发展方面可以发挥非常好的作用，因此可以更好地体现3D打印技术的作用和价值。
五、3D高分子打印未来发展策略
目前3D打印应主要用于医学，而3D医学材料可以达到传统手术无法达到的精度。重要的是使用3D打印技术可以节省时间和金钱，并且准确而有效。同时，也可以在淘宝上应用3D打印技术，例如使用现有技术模拟修整和匹配，可以根据当前的互联网市场前景进行推广。消费者可以根据自己的随机匹配和选择进行模拟试穿，这有助于增加购买量，同时结解决了匹配问题并促进了关联商店的销售。
3D打印技术具有多种应用，但它是一种相对昂贵的技术，具有较高的生产成本。3D打印技术不能替代传统技术，印刷材料也受到很大的限制，因此即使在广泛的应用中也无法扩展。缺乏应用程序人才无助于团队的发展，同时维持开发的条件也更少。因此，有必要积极引进人才，组建专业团队，加强宣传，更具体地应用3D打印技术，充分利用其优势，避免弊端，促进3D打印技术的发展。
结语
综上所述，3D打印技术的广泛应用极大地提高了产品加工和成型的效率，但3D打印技术的发展也出现了许多的问题，其表现为高昂的材料成本以及对与特定工艺相关的特定材料的需求。因此，鼓励研究人员加大研究力度，以尽快解决3D打印过程的缺点。只有这样，才能摆脱国内3D打印材料长期依赖国外进口的局面，摆脱困扰技术发展的根本原因，3D打印技术才能有更好的市场发展前景。
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