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當(dāng)3D科學(xué)谷第一次接觸3D打印的時候，也是從桌面級的熱塑擠壓技術(shù)開始了解的，當(dāng)時的打印產(chǎn)品有著明顯的層，顯得表面有些粗糙和笨拙，那時候感覺這技術(shù)除了像Stratasys這樣工業(yè)級的設(shè)備，桌面級的3D打印離與注塑件PK還有很大距離。
然而，隨著近幾年熱塑擠壓材料與設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)大有全面進(jìn)入最終產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域之勢，不僅是打印質(zhì)量表面越來越光滑，而且在打印的長絲材料方面，越來越走向復(fù)合材料打印，使得這些打印出來的產(chǎn)品擁有了注塑產(chǎn)品都難以達(dá)到的工程級性能。本期，3D科學(xué)谷特別與谷友分享市場上應(yīng)該知道的10種3D打印的長絲。
雖然很多材料都可以作為熱塑性塑料絲來進(jìn)行打印，但最常見的是ABS，像樂高積木、圓珠筆這些都是ABS塑料制成的。ABS材料的最大優(yōu)勢是與注塑件使用的材料是一樣的，這就意味著制造商無需進(jìn)行強(qiáng)度、耐久性、安全性與其他屬性的大量測試。而隨著3D打印精度的提升，在小批量生產(chǎn)這些ABS產(chǎn)品的時候，3D打印具有比注塑更經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢。
另外一種廣泛用于熱塑擠壓的材料是聚乳酸，也就是PLA，一般是半透明狀，顏色也是豐富多彩的，通常來說PLA比ABS更加環(huán)保，在加熱時不會發(fā)出有毒氣體，也更適合進(jìn)入到學(xué)校教育領(lǐng)域。
不管是ABS還是PLA或者其他的熱熔擠出材料，3D科學(xué)谷認(rèn)為一個明顯的趨勢是材料變得更加復(fù)合化了，而些技術(shù)的背后都來自市場需求的推動。
PolySmooth
來自中國的Polymaker是一家在3D打印長絲領(lǐng)域頗具顛覆能力的高科技企業(yè)，Polymaker成立于2012年，在2014年初通過國際上最著名的科技眾籌平臺KickStarter推出了三款打印材料，并獲得了聯(lián)想之星的300萬美金的投資。如今，Polymaker又成功獲得B輪融資，將進(jìn)一步鞏固期在高分子熱熔塑料市場上的技術(shù)地位。
Polymaker開發(fā)了PolySher,能對打印件噴涂特制的酒精氣溶膠，從而消除打印件表面的層狀痕跡，顯著提高表面質(zhì)量，令打印件變得像注塑件一樣光滑。PolySmooth的定位是達(dá)到ABS的機(jī)械性能同時又像PLA一樣的容易打印。
圖片：Polymaker的PolySmooth
ProMatte PLA
ProMatte PLA是 Polymaker與美國3D打印機(jī)制造商Type A Machines合作開發(fā)的材料，在保證強(qiáng)韌度和靈活度的前提下，ProMatte還比標(biāo)準(zhǔn)PLA線材輕30%，這一特點(diǎn)也滿足了打印復(fù)雜結(jié)構(gòu)的輕型模型的需求。并且打印出來的模型不需要后期處理。
圖片：ProMatte
taulman3D的尼龍
taulman3D是最早將桌面級絲材的3D打印變得有制造意義的一家材料公司。 早在2012年，Taulman 618尼龍材料就使得用戶獲得了比PLA和ABS更輕的打印材料，并且力學(xué)性能更強(qiáng)，更耐用。
圖片：Taulman 3D的尼龍材料制品此后，taulman3D發(fā)布了眾多材料，例如Taulman 645，618材料具有更多的工業(yè)用途，因?yàn)樗梢猿惺芸量痰幕瘜W(xué)腐蝕和打磨，而且還復(fù)合美國食品和藥物管理局FDA的標(biāo)準(zhǔn)。
Kai Parthy
自德國的Kai Parthy在桌面級3D打印材料方面可以說是開創(chuàng)了改變行業(yè)材料現(xiàn)狀的先河，他們還開發(fā)了木頭和石頭的復(fù)合打印材料，使得3D打印的產(chǎn)品不再局限于塑料領(lǐng)域。
Kai Parthy有著4大材料系列，從泡沫材料POROLAY，到薄膜和纖維材料LAY-TEKKKS ，以及啫喱狀材料 GEL-LAY，還有彈性體與聚乙烯醇（聚乙烯醇）材料LAY-FOMM。
Kai Parthy的最新材料是一種白天看起來是銀色的，晚上又反光的材料，這種奇特的材料適合用在自行車反射器上面。
NinjaTek的NinjaFlex和SemiFlex
可能是業(yè)內(nèi)最柔軟的長絲，NinjaTek的長絲以其質(zhì)量好，柔軟著稱，NinjaTek屬于Fenner Drive，而Fenner Drive的母公司是全球強(qiáng)化聚合物技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)廠商之一Fenner PLC。
NinjaTek的熱塑性彈性體（TPE）是專為打印柔性或者彈性3D對象而設(shè)計(jì)的，具有高彈性、良好耐磨性，以及很強(qiáng)的打印床附著力和層間粘合能力，非常適合各種需要柔性或者沖擊吸收屬性的3D打印項(xiàng)目——比如穿戴服飾、鞋墊、控制按鈕、遙控車輪胎、表帶等。
圖片：Ninjia Tek材料的產(chǎn)品
SemiFlex是NinjaTek的另一款相對比較硬的材料，可以用來制作卡扣和鉸鏈這樣的產(chǎn)品。
碳纖維增強(qiáng)塑料
通過FDM熔融擠出的方式打印碳纖維需要將碳纖維與熱熔塑料一起打印。在這方面，荷蘭的colorFabb公司的XT-CF20材料里面含有伊士曼化工的 PETG材料以及20%的碳纖維材料。
3DXTECH也是用伊士曼PETG材料結(jié)合高模量碳纖維制成復(fù)合材料。PETG這種材料，本身就有很好的延展性，而且它能在承受更高的CF負(fù)載的同時保持一定的延展性和抗沖擊性。它能夠很好地粘附在多種構(gòu)建平臺上，同時也具有優(yōu)異的層粘合，而碳纖維的加入不僅增加了它的剛性和尺寸穩(wěn)定性。
另外一家公司， Proto-pasta的碳纖維增強(qiáng)材料PLA，一種玉米淀粉提取的衍生塑料和碳纖維復(fù)合材料。
圖片：colorFabb材料的產(chǎn)品PLA可能是最容易打印的，ABS與PETG強(qiáng)度更大，尼龍難以打印，但比起其他材料耐磨性最好。如果要與工業(yè)級零件競爭，PEEK應(yīng)該是理想的選擇，PEEK最強(qiáng)，最耐熱，化學(xué)和抗潮濕性能最好。
Markforged和3DXTECH都有尼龍與短切碳纖維混合的長絲，3DXTECH的熱塑塑料的選擇更多包括PLA,ABS,PRTG以及PEEK。另外一家公司，Orbital Composites也開發(fā)出了可以打印復(fù)合材料長絲的設(shè)備，并且還準(zhǔn)備在外太空零重力情況下打印。
導(dǎo)電長絲
導(dǎo)電材料，包括Proto-pasta的導(dǎo)電PLA，可用于3D打印功能對象，如LED或觸摸傳感器。通常情況下，這些材料具有有限電導(dǎo)率，Proto-pasta的材料具有沿z軸30歐姆厘米的電阻率，在X軸和Y軸上為115歐姆厘米。雖然這樣的導(dǎo)電材料不能給房子供電，但對于LED燈是足夠了。
圖片：Proto-pasta材料的導(dǎo)電產(chǎn)品
滌綸長絲
taulman3D也是滌綸長絲方面的領(lǐng)導(dǎo)者，taulman3D的t-glase為半透明的材料，可以替代PLA和ABS。這種材料在3D打印大型物體方面可以帶來精細(xì)的細(xì)節(jié)。taulman3D還與材料化學(xué)發(fā)展巨人伊士曼開發(fā)了n-vent，這是在伊士曼的PETG共聚酯材料Amphora 1800的基礎(chǔ)上開發(fā)的。這種絲的特點(diǎn)是容易打印，而且沒有ABS的有毒氣味。
圖片：taulman3D的t-glase材料產(chǎn)品
伊士曼還與colorFabb合作在伊士曼的Amphora 1800基礎(chǔ)上開發(fā)出colorFabb XT line,并在Amphora 3300的基礎(chǔ)上開發(fā)出nGen line，這些長絲的特點(diǎn)是具有更高的光澤度且容易打印。
聚碳酸酯
聚碳酸酯是更強(qiáng)的材料。堅(jiān)韌、耐高溫和透明，該材料提供了一系列的應(yīng)用，具有強(qiáng)大的機(jī)械性能。在這方面，Polymaker和科思創(chuàng)合作開發(fā)全新系列聚碳酸酯型3D打印材料，并具有市場領(lǐng)先的工程和功能特性。Polymaker PC-Plus™和PC-Max™是新系列的前兩種產(chǎn)品。打印溫度從300-320攝氏度降低至適中的250-270攝氏度，并顯著降低翹曲趨勢，從而可實(shí)現(xiàn)此類應(yīng)用。Polymaker PC-Max具有更好的機(jī)械特性，特別是韌性顯著增強(qiáng)，因此非常適合機(jī)械性能要求嚴(yán)格的應(yīng)用。與現(xiàn)有3D打印材料相比，Polymaker PC具有很強(qiáng)的耐熱特性。此產(chǎn)品可承受超過100攝氏度的高溫，非常適合照明、工程和各種需要在高熱環(huán)境下保持良好結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的應(yīng)用。Polymaker PC可輕松進(jìn)行磨砂、涂覆或其他方法的后期處理。其他優(yōu)點(diǎn)包括固有阻燃性、光學(xué)透明性和耐化學(xué)腐蝕和耐溶劑特性。
生態(tài)友好的長絲
以上提到果的許多材料可能非常適合工程級功能性產(chǎn)品的打印，但他們可能對我們賴以生存的環(huán)境并不十分友好。即使是可生物降解的材料，如PLA和HIPS只有通過工業(yè)降解才更迅速。德國twoBEars看準(zhǔn)了環(huán)保這一差異化的材料市場，他們只生產(chǎn)由可再生能源提取的可生物降解材料。
另外一家公司3D-Fuel還推出了另外一款被稱為Algae-Fuel(藻類燃料)的新線材，顧名思義，這款線材的生產(chǎn)原料為野生藻類。該線材不僅擁有普通PLA材料所具有的所有屬性，而且擁有很高的蛋白質(zhì)含量，3D打印的質(zhì)量很理想。
這種藻類PLA線材是3D-Fuel與ALGIX合作開發(fā)出來的。ALGIX在可持續(xù)的生物塑料復(fù)合材料的制造方面是一位領(lǐng)導(dǎo)者，公司以其創(chuàng)新性地使用水生原料制作出可持續(xù)產(chǎn)品的技術(shù)而知名。他們最出名的產(chǎn)品就是混合了藻類的塑料樹脂系列產(chǎn)品Solaplast。
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