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寧波材料所在工程塑料3D打印方面獲得重要進展

2016-12-13 11:45:22 作者：本網整理來源：寧波材料所分享至：

中科院寧波材料所納米事業部增材制造課題組研發了可用于耐高溫高強度工程塑料的桌面級3D打印機，并在尼龍3D打印方面取得最新進展，成型件力學性能接近注塑件水平。

增材制造（通稱3D打印）技術被認為是第三次工業革命制造領域的典型代表技術，受到社會各界的廣泛關注。其中，熔融沉積成型（Fused Deposition Modeling, FDM）是一種基于熱塑性高分子材料熔融擠出疊加工藝的增材制造技術。由于該技術具有快速、安全、廉價和容易操作的顯著優點，迅速普及到設計驗證、功能驗證、外觀驗證、模型模具快速制造及創意教育等領域。FDM打印機的使用量已占在全球快速成型系統的30 %，是目前應用最為廣泛的3D打印技術。然而，目前廣泛應用于FDM 工藝的成型材料仍以ABS 、PLA等通用高分子材料為主。雖然國外廠商已有尼龍、聚苯砜（PPSF）等工程塑料材料，但其成型性能仍未達到最終用途零部件的要求，尚未在工業生產領域廣泛應用。

寧波材料所增材制造課題組開發了可用于PA、PI、PEEK等高強度工程塑料的3D打印機，成型溫度可達到450°C，精度達到0.1mm以下（已經申請國家發明專利2016106233998）。課題組詳細研究了PA12和ABS打印件的成型工藝和力學性能，結果發現FDM疊層成型主要是一種粘性燒結過程，打印件性能受熔體流變學影響最大。相較傳統的ABS等通用塑料，PA12工程塑料FDM打印件的力學性能（UTS）可達到注塑件的97%以上。相關研究工作將發表在3D打印領域老牌雜志Rapid Prototyping Journal第23卷第6期。該研究表明基于FDM工藝的3D打印技術有望在工業上用于最終用途復雜零部件的直接制造。

該研究工作得到了國家自然科學基金（11574331）和浙江省重點研發計劃（2015C01SA330002）的資助。

▲低成本FDM式3D打印機