近几年，全球3D打印市场的年平均增长率基本保持在25%以上（数据来源 Wohlers Report ）。而3D打印聚合物技术的进步，正在不断推动3D打印走向新的应用领域。

我们看到，适用于3D打印的聚合物类型正在持续增长，针对特定3D打印生产工艺而开发的配方也日益涌现。许多聚合物材料生产商、3D打印材料专业供应商和设备制造商携手，不断优化新材料的性能和工艺。

功能强大的PEEK丝材

塑料材料一直朝着高强度方向发展，通过增强塑料强度用来直接替换金属用于各类复杂构件，既便宜又质轻，所以塑料材料在3D打印制造中得到了广泛应用。

全球领先的特种化学品公司赢创，以“成就现实无限可能”为主题，在TCT 2021 亚洲展上展示了全新开发的3D打印材料解决方案，以拓展增材制造的行业应用。

3D打印聚醚醚酮丝材可以在工业层面作为金属替代品。赢创展示的新型聚醚醚酮（PEEK）丝材INFINAM® PEEK9359F就可用于工业级3D打印。这种自然色的PEEK可直接用于标准的PEEK材料FF/FDM3D 打印机。由于其具有高机械强度、耐水解性、良好的阻燃性等特性，所以特别适用于生产航空航天、汽车和石油天然气行业的轻质高性能3D打印部件。

此外，赢创还推出一款可用于医疗领域的新型3D打印PEEK生物材料。这种名为VESTAKEEP® Care M40 3DF的医用PEEK长丝与人体的接触时间可长达30天，并可通过熔丝制造（FFF）、熔融沉积（FDM）等常见挤出型3D打印技术进行加工。VESTAKEEP® Care M40 3DF长丝的直径为1.75毫米，重约500克，整齐地缠绕在蓝色丝盘上，可直接用于标准规格的PEEK材料FFF/FDM 3D打印机。这种长丝在洁净车间生产，并遵循严格的医用材料质量管理规定。

高性能3D打印用PEEK的另一个关键参与者是威格斯（Victrex）。该公司指出，大多数3D打印用的现有PEEK材料是基于最初为机加工和注塑成型等传统制造工艺而设计的等级，Victrex AM 200线材则是专门为这种新型生产技术开发的。

威格斯介绍，虽然PAEK的优秀机械性能是高性能3D打印部件所需，但如果采用现有的PEEK和PEKK材料，这一目标往往无法实现。如，威格斯重新将注塑成型PEEK加工成熔丝增材制造，通常会因为层间粘合不良而导致零部件强度降低。新材料旨在解决这一问题。

第一家提供威格斯新型AM PAEK线材的3D打印设备供应商是中国的远铸智能（Intamsys）。远铸智能也是威格斯熔丝加工网络的一部分，旨在促进PAEK型高性能Victrex AM材料的使用。据报道，使用远铸智能制造的设备打印时，Victrex AM 200线材表现出更高的Z轴强度，可以达到其XY强度方向的80%，具有比现有PAEK材料更好的热熔丝成型 (FFF) 打印适应性。

“到目前为止，我们的测试结果表明，用远铸智能的3D打印设备打印时，Victrex AM 200线材比其它PAEK材料具有更好的层间附着力。” 远铸智能的创始人兼首席执行官Chares Han（韩成超）说，“与未填充PEEK相比，其结晶速度较慢、熔融温度较低、粘度根据线材熔融过程进行了更恰当的调整，如材料离开喷嘴后更容易在成型腔中流动。”

“在暴露的环境中流动速率更高（低剪切率），这促进了层间粘合和打印过程的稳定性。所有这些都有助于改善层间附着力，使得打印更容易（减少收缩和翘曲），根据迄今为止我们在远铸智能设备上进行的测试结果来看，比其它类似选项更适合FDM 3D打印。”

远铸智能在多台不同的3D打印机上进行了测试，包括其智能双喷嘴Funmat Pro 410 3D打印机。这种工业级高温3D打印机可以打印最大尺寸为305mm ×305mm × 406mm的零件，并可以处理各种复杂结构。适用材料包括PEEK、碳纤维增强PEEK-CE、PEKK、PC、PC-ABS。

多元材料复合打造新功能

塑料材料还可以避开缺陷向复合化、功能化方向发展，特别是实现多元材料复合，进而赋予塑料特定功能。
阿科玛正在加强与Continuous Composites的合作，后者是连续纤维3D打印技术（CF3D）的发明者。这家总部位于美国的初创公司旨在推动三维复合材料制造技术的发展，用于生产轻型结构，并提供包括软硬件、材料和运动平台在内的完整解决方案。目前，通过其Sartomer业务线，阿科玛正在为CF3D工艺开发新一代解决方案。在2019年签署了一项联合开发协议之后，两家公司表示，他们在为该工艺开发N3xtDimension光固化树脂方面达到了一些关键的里程碑。

2021年5月，意大利Moi复合材料公司推出了一款3D打印游艇——MAMBO，并向我们展示了连续纤维3D打印技术（CFM）用于船艇行业的定制、自动化生产的可能性。据报道，该船船体和甲板是用欧文斯科宁公司提供的单向（UD）连续玻璃纤维和乙烯基酯树脂打印而成。

在材料方面，欧文斯康宁公司的Berthereau希望该项目能成为玻璃纤维在复合材料新工艺应用中的一个案例。她说："这项技术融合了热固性复合材料的优势和增材制造的潜力，可以在没有模具的情况下实现完全自由的形状，并生产小批量和定制的零件。与Moi的合作是欧文斯科宁与初创公司合作的一个案例，也展示了我们应用玻璃纤维技术为客户提供解决方案的能力。"

基于回收塑料瓶的PC-r

聚合物3D打印专家Polymaker和科思创，新推出的3D打印材料系列侧重于可持续发展，包括含可回收成分的颗粒和线材形式。新增产品之一是一种由回收塑料瓶部分制成的新材料——“ PC-r”。该材料基于科思创开发的回收聚碳酸酯（PC），通过将这种塑料废料与原材料混合，3D可打印材料具备了在汽车或电子行业中实现更可持续的零件生产的潜力。

自2015年成立为合法独立公司以来，科思创已拥有广泛的弹性体、泡沫、薄膜和复合材料产品组合。当涉及公司的3D打印产品（包括其Addigy、Somos、Arnite和Makrolon材料）时，它正日益寻求以更具可持续性的方式采购它们，以促进循环经济原则的发展。

Polymaker和科思创的最新长丝的材料基础来自19升的瓶子，这些瓶子已由中国的水供应商农夫山泉进行了回收。鉴于这些容器是从一个地方采购的，主要由纯PC组成，并且在中国各地有很多，所以它们可以在分类最少的情况下快速、经济高效地重复使用，从而使回收在经济和环境上都是可行的。

在最终性能方面，两家公司表示，他们的新材料具有“出色的热稳定性和强度”，这意味着保持恒定的腔室温度对于创建成功的打印产品至关重要。因此，在长丝开发过程中，两家公司与INTAMSYS合作，通过进行多次试生产来验证PC-r的可加工性。

在测试过程中，Polymaker和科思创能够使用INTAMSYS的FUNMAT PRO 410 3D打印机，该打印机具有可加热至90°C的腔室，以生产复杂的零件而不会发生任何翘曲。测试结果显示，PC-r在抗张强度、抗弯强度、杨氏模量和挠曲模量方面得分很高，在各个领域均优于普通PC。

专为超大尺寸3D打印开发的全新聚合物材料

Polymaker的3D打印粒料产品线 PolyCore系列也吸引了不少专家人士的目光。近些年来，由美国橡树林国家实验室推动的超大尺寸3D打印技术发展迅速。制造大型构件在成本、效率和工艺等方面都有着突出的优势，在应用端的前景广阔。

超大尺寸3D打印技术有以下三个主要特征：使用基于螺杆的挤出系统；材料的形态为粒子；打印件尺寸一般要大于等于1立方米。其高效主要体现在打印速度，使用螺杆挤出系统，打印速度一般介于10-250kg/h，是一般线材3D打印速度百倍，甚至千倍以上。而其成本优势则综合体现在材料价格低，能耗低，节省人工等因素。
PolyCore是专为超大尺寸熔融挤出式3D打印而开发的全新聚合物材料系列，该系列3D打印粒料产品的开发兼顾着打印性、功能性和应用性。

生物塑料生产商Natureworks在3D打印领域已经有相当长的时间，其最新推出的产品Ingeo 3D700是一种为大尺寸3D打印系统而专门制备的非结晶材料。公司表示，如果用ABS等材料，会因聚合物沉积率太高，从而导致产品过度翘曲；如果用来加工聚烯烃材料或通用PLA等级，则容易出现严重收缩。

NatureWorks 业务发展负责人Dan Sawyer表示：“随着工业用大尺寸增材制造市场的显著增长，我们看到开发新的Ingeo生物聚合物等级材料的机会涌现，其目的是为了最大限度地减少由于大尺寸打印失败而造成的时间和材料的损失。”

在挤出机和大尺寸打印机部件制造商Dyze Design进行的试验中，Ingeo 3D700比Ingeo 30850（一种现有的Natureworks 3D打印等级材料）表现出更小的收缩、更高的吞吐量。“我们的测试表明，使用Ingeo 3D850打印的大尺寸部件的收缩率为1.25%。相比之下，用Ingeo 3D700打印的同样部件减少了25%的收缩，Dyze公司的首席技术官Philippe Carrier介绍道：“Ingeo 3D700的吞吐量更高，可以在190℃的低温下成功打印部件，且不会在零件上看到收缩或翘曲。”

Natureworks表示，“在美国、亚洲和欧洲市场，有直接打印用Ingeo 3D700树脂颗粒，或FFF工艺用线材可供。”

光固化树脂领域的强强联手

巴斯夫认为：增材制造行业即将进入新的发展阶段，将朝着工业级的专业应用发展。
巴斯夫Forward AM共展出近40种增材制造材料，主要包括：11种Ultrasint®粉床融熔粉末、9种Ultracur3D®光固化树脂、15种Ultrafuse®塑料线材以及2种Ultrafuse®金属线材。

更引人关注的是，在TCT亚洲展上，巴斯夫Forward AM宣布与多个领先增材制造商合作，共同推动3D打印亚太市场的快速增长。

巴斯夫Forward AM宣布与高精度3D数字化及增材制造技术供应商先临三维（Shining3D）开展全球范围的合作，为先临三维最新推出的 AccuFab-L4K 工业3D打印机提供高性能 Ultracur3D®光固化树脂。

Forward AM 还宣布与总部位于上海的全球3D打印设备制造商联泰科技(UnionTech)展开合作，双方将共同推广Ultracur3D® 工程级光固化树脂和联泰科技的数字光处理（DLP）打印机系列。

早在2018年，Forward AM与领先的DLP光固化3D打印系统解决方案提供商讯实科技宣布了合作伙伴关系，共同开发迅实科技DLP 3D打印机上的光固化功能材料，以加快增材制造的产业化。

赢创全新光敏树脂产品线也推出一系列高性能材料。其中INFINAMTI3100L可用于制造强度极高且耐冲击性良好的3D打印部件。这一材料可抵御强力冲击或冲压等永久性力学作用，适用于从工业到汽车部件、消费品行业中的各类特定应用，既可满足设计自由度上的需求，又能应对物品使用中的高机械负载情况。

INFINAMST6100L则有望填补高强度光敏树脂材料的需求缺口。这一材料很适合对耐高温性及机械强度要求较高的应用。

另外，赢创还通过旗下的风险投资部门收购了中国企业联合科技（Union Tech）的少数股权。这家总部位于上海的公司活跃于光固化成型（SLS）3D打印领域。在SLS工艺中，零部件从光固化液体树脂浴中“拉出”，用激光或显示光源逐层固化光聚合物，形成三维产品。

随着新产品的推出以及与联泰科技的合作，赢创正在增强高性能光敏树脂材料可靠开发制造的能力，并将进一步拓展在光固化技术领域的业务活动。目前，赢创和联泰科技的合作已经在深入开展中，从产品研发、技术创新到商业合作，建立了稳定、健康、深入的合作关系。在TCT亚洲展的现场，赢创与联泰科技签署2021年度战略合作协议。

阿科玛作为卫星和航天航空、体育运动设备、牙科与医疗设备、石油和天然气输送以及汽车零部件等领域极致应用的先驱，在3D打印板块一直和客户保持紧密合作。此外，阿科玛还致力于推动3D打印迈向更广泛的行业和应用领域，通过与HP、EOS、Prodways等价值链中的战略合作伙伴进行协同创新，加速 3D 打印使用的普及率。

阿科玛近期也发布了其适用于紫外光固化SLA的液体树脂产品：N3XTDIMENSION®工程树脂系列包括抗冲击树脂、原型设计树脂、耐热树脂等，可帮助增材制造商实现高性能，并促进3D打印在新的工业应用中的采用。N3XTDIMENSION®定制液体树脂系统包括独特的单体、低聚物和定制树脂选项，配合光引发剂系统的独特工具箱，可实现卓越的设计自由和定制特性。

总结

3D打印聚合物材料是3D打印耗材中用量最大、应用最广、成型方式最多的材料之一。不同于传统成型工艺，3D打印对聚合物材料的性能和适用性提出了更高要求。本期我们分别介绍了PEEK丝材、复合材料、回收材料、光敏树脂以及专为超大尺寸3D打印开发的全新聚合物材料的发展应用，可以看出，3D打印耗材供应商和3D打印设备供应商正在不断携手推出更多的新材料，推动整个行业向前发展。
素材来源：TCT亚洲展、赢创、阿科玛、巴斯夫、Polymaker等。