3D打印材料市場或迎“井噴”式發展!
在3D打印中,打印材料的質量對制品的外觀品質起到主導性作用。未來10年,3D打印無疑將會在汽車、醫療、建筑等行業廣泛推廣。塑料作為重要的3D打印原材料,又將在未來10年中迎來哪些機遇與挑戰?
全球知名咨詢公司SmarTech公司近期發布了《未來10年,塑料在3D打印市場的應用預測》,評估了較新的塑料材料種類,包括聚碳酸酯、聚苯乙烯、TPU、PET、PBA、聚乙烯醇、聚甲醛和可替代生物塑料、透明材料、柔性材料,以及納米增強塑料等。該報告指出塑料將成為3D打印公司的競爭優勢。
很多OEM公司正在尋找能在未來幾年帶來豐厚收入的塑料材料,甚至有3D打印公司開始收購材料研發公司。與此同時,主要的材料公司也開始將3D打印作為一個盈利的利基市場,搶占商機。同時隨著3D打印技術在各行各業的發展,3D打印材料也有了不同種類的衍伸,下面就讓我們一起來看看近期3D打印材料產業有哪些新進展。
柔性桌面機耗材全球擴張!
作為一家知名的傳送帶、橡膠密封件生產商,英國Fenner Drives公司在3D打印領域也相當成功。該公司生產的柔性3D打印線材NinjaFlex非常受桌面3D打印機用戶歡迎,以至于他們需要設立一個專門的網站來滿足客戶對這種柔性線材的需要。NinjaFlex的性能十分優良,可以用于最標準的FDM 3D打印機,此外,這種產品盡管非常柔軟、有延展性,但是一旦成型就很耐用,不易撕裂。
就在不久前,Fenner Drives公司剛剛宣布將成立一個專門的3D打印事業部NinjaTek。這一新實體的目的就是要擴大NinjaFlex的市場范圍,以及開發新的3D打印材料和線材。目前Fenner Drives生產的NinjaFlex產品已經在超過25個國家銷售。此次通過創建一個獨立的業務部門,專門致力于3D打印產品和材料的開發,該公司希望進一步擴大其在3D打印行業內的存在。
目前NinjaFlex可提供26種不同的顏色,包括金屬色、半透明和可在黑暗中發光的線材,其中包括兩個品種可供選擇:標準的柔性NinjaFlex和較低彈性的SemiFlex,其價格在52美元--65美元每卷之間。
法國化工巨頭進軍3D打印材料領域
據市場研究機構Smartech最近發布的一份報告指出,預計到2018年,全球3D打印材料市場的收入預計將達到25億美元,到2022年有望增至68億美元。快速增長的市場規模,讓一些大公司也嗅到了商機,從試水開始轉向正式進軍這一領域。
在上月底舉辦的歐洲模具展上,法國化工巨頭阿科瑪正式宣布將3D打印材料作為公司的六大重點研發領域之一,并發布了一系列3D打印材料,包括Orgasol聚酰胺粉末、Rilsan精細粉末、Sartomer丙烯酸樹脂,特別是最新的PEKK等級材料。同時,阿科瑪宣布將投入更多的研發資源,以開發新的3D打印材料和解決方案。
幾個月前,阿科瑪宣布將把其耐用熱塑性Kepstan聚醚(PEKK)材料的產量翻番,該材料主要用于碳纖維復合材料和3D打印應用。另外,該公司還將在其阿拉巴馬州的工廠里再增加一套新的PEKK生產線,該工廠原本只生產基于丙烯酸類聚合物的產品。
據了解,阿科瑪在全球共有10家研發中心,1200多名研發人員,年度研發投入達1.5億歐元。其研發平臺之前只聚焦材料科學的五大領域,分別是更輕的材料、可再生原料、能源材料、水處理解決方案和電子材料,而現在3D打印材料成為阿科瑪的第六個重點研發領域。
該公司在法國和美國的研發中心預計將大量參與這一新領域的研發,其研發方向及解決方案將主要圍繞醫療、航空航天、建筑及原型設計等領域。
新型3D打印水凝膠:開創醫療天地
近日,美國德州的一個研究團隊開發出一種全新的技術。該技術通過加入海藻酸鹽,可以在3D打印水凝膠過程中實現前所未有的耐用性和精度控制。據悉,這種生物材料兼具彈性和強度,十分類似我們自己的自然組織,因此可用來3D打印一些需要承重的部件,比如膝蓋軟骨,也可以減少那些遭受運動損傷或者其它外傷的患者的關節置換需要。
凝膠是由一種親水性聚合物鏈的組成的,可以用于制作簡單的組織和細胞支架,被認為是一種優良的生物相容性材料,其中加入了海藻酸鹽,以實現精確打印。而且正是因為其高含水量使得他們能夠模仿生物組織的柔性。但是遺憾的是除此之外水凝膠的強度太低、容易變形,因此無法用于像膝蓋這樣的承重關節。
簡單地說,這種海藻酸鹽,是一種粘性膠狀聚合物,可以鏈接松散的凝膠網絡,使其更強、更耐磨,并且在3D打印時保持精確的形狀。
此外,科學家們還通過將該水凝膠結構浸入氯化鈣溶液引入鈣離子。這些離子會與海藻酸鹽形成交聯,使其更加強大。由此而產生的鈣和海藻酸鹽水凝膠的抗拉強度高于任何其他水凝膠生物材料,與人類自然的軟骨不相上下。
"組織工程的一個主要挑戰是制造出符合臨床要求的尺寸、形狀和結構完整性的對象。3D生物打印已具備達到這個目標的潛力。"WakeFores再生醫學研究所主任AnthonyAtala說。
超凡石墨烯誕生 破新技術專利
專注于石墨烯材料3D打印技術的Graphene 3D Lab公司提交了一份關于制備和分離石墨烯微片(GNP)原子層方法的非臨時專利。該專利將大大提升大規模生產高品位石墨烯的可能性。據了解,這種新工藝是節能、非化學侵入性的,并能夠顯著降低制備和分離石墨烯微片的成本。
石墨烯是在2004年被世界發現的,如今在3D打印和制造材料領域被認為是一種"圣杯"。這種只有一個原子厚的碳基超級材料具有非凡的性能:超高的強度(比鋼強200多倍)、非常輕便靈活、高導熱導電性、可與人體組織相容等等。它的應用范圍包括醫藥、先進能源、電子、航空航天設計等多個領域。
盡管具有這些開創性的特點,但是高質量石墨烯的制造一直是個瓶頸。因為當前制造石墨烯非常依靠人工,高耗能,而且要通過有毒的化學工藝,這就使它的應用一直被限定在研發實驗室的范圍內。而這次Graphene 3D申請專利的新工藝,則可以使該材料的制造更加方便和經濟,使得主流廠商也能用得起,這其中也包括3D打印服務。
全新金屬3D打印材料 適用于SLM技術
隨著3D打印技術的發展,FDM技術已經逐漸普遍化,而金屬3D打印技術則成為行業關心的"寵兒"。金屬3D打印技術因為價格昂貴以及材料的缺乏,一直在限制其發展,為此,法國的初創企業Z3DLAB開發出了一款全新的金屬3D打印材料,這款材料主要是用鈦和氧化鋯的混合物組成的。
據了解,這款材料的最終形態是ZTI-粉末(ZTi-Powder),這是一款適用于選擇性激光熔融(SLM)技術的鈦-陶瓷組合材料。這種材料具有重量輕便以及能夠承受超過1000攝氏度的熱量。鈦和鋯這兩種元素彼此互補,這不僅是因為它們都包含天然的延展性,而且它們各自的弱點都恰好被對方所補充。比如鈦的強度很高,但是很不耐磨;而鋯則相反,耐磨、耐腐蝕是它的強項,而強度則是其弱點。另外,氧化鋯是一種理想的陶瓷原料。
這款材料后期將主要在醫療、牙科、航空、汽車等領域存在很多潛在的應用。據了解,Z3DLAB團隊準備在發布這款材料之后,繼續研發新的材料,通過將富有彈性的金屬和堅固的陶瓷結合,這為金屬3D打印領域帶來了一次全新的改變,同時,這也證明了組合材料在某一方面上更優于一種材料。
結語:綜上所述,隨著3D打印技術的普及,3D打印材料產業也隨之興起。越來越多的大型企業開始轉向開發3D打印材料這一廣闊市場,這將從更大層面上促進3D打印的全面發展,或許不失為一大良機!
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