三維打印材料的研制與應(yīng)用

三維打印材料的研制與應(yīng)用

第一部分三維打印材料概達..................................................2

第二部分三維打印材料種類及特點...........................................5

第三部分三維打印材料的研制方法...........................................10

第四部分三維打印材料的性能評價...........................................13

第五部分三維打印材料的應(yīng)用領(lǐng)域...........................................17

第六部分三維打印材料的市場現(xiàn)狀..........................................21

第七部分三維打印材料的未來發(fā)展..........................................24

第八部分三維打印材料的挑戰(zhàn)與機遇........................................26

第一部分三維打印材料概述

關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點

三維打印材料的分類

1.按材料來源分類

-天然材料：木材、紙張、棉花等。

-合成材料：塑料、金屬、陶瓷、復(fù)合材料等。

2.按材料性質(zhì)分類

-光敏樹脂：在光照下固化成型。

-粉末材料：在加熱或激光燒結(jié)下熔化成型。

-絲狀材料：在加熱過程中熔化成型。

-液體材料：在紫外光照射下固化成型。

3.按材料用途分類

-原型制造材料：用于快速創(chuàng)建原型和概念模型。

-功能性材料：用于制造具有特定汾能的零件，如導(dǎo)電、

耐熱、耐腐蝕等。

-生物相容性材料：用于制造與人體相容的零件，如醫(yī)

療植入物、牙科材料等。

三維打印材料的性能

1力.學(xué)性能

?強度：抵抗斷裂的能力。

-剛度：抵抗變形的能力。

-韌性：吸收能量而不斷裂的能力。

2.熱性能

-玻璃化轉(zhuǎn)變溫度：材料從玻璃杰轉(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z態(tài)的溫

度。

-熔點：材料從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的溫度。

-熱膨脹系數(shù)：材料在溫度變化時體積變化的程度。

3.化學(xué)性能

-耐腐飩性：抵抗化學(xué)侵蝕的能力,

-耐氧化性：抵抗氧氣腐蝕的能力。

-耐候性：抵抗環(huán)境因素（如紫外發(fā)、雨水等）的能力。

4.生物相容性

-組織相容性：材料不會對人體組織產(chǎn)生不良反應(yīng)。

-血液相容性：材料不會對血液產(chǎn)生不良反應(yīng)。

-植入相容性：材料可以長期植入人體內(nèi)而不產(chǎn)生不良

反應(yīng)。

5.環(huán)境性能

-可降解性：材料在自然環(huán)境中可以被分解。

-可回收性：材料可以被回收利用。

-無毒性：材料對人體和環(huán)境無毒。

三維打印材料概述

三維打印技術(shù)是一項快速發(fā)展的先進制造技術(shù)，它能夠直接從數(shù)字模

型生成物理對象。三維打印材料是三維打印過程中不可或缺的重要組

成部分，其性能和質(zhì)量直接影響著打印對象的最終質(zhì)量和性能。

#1.三維打印材料的分類

三維打印材料種類繁多，根據(jù)其化學(xué)成分、物理性能和應(yīng)用領(lǐng)域，可

以分為多種類型。常見的三維打印材料包括：

*熱塑性材料：熱塑性材料在加熱后具有可塑性，冷卻后又會重新變

硬。常見的熱塑性材料包括聚乳酸(PLA)、丙烯庸-丁二烯-苯乙烯

(ABS)、尼龍(PA)和聚碳酸酯(PC)。

*光敏樹脂：光敏樹脂在紫外光或激光照射下會發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，從而

固化成型。常見的樹脂材料包括丙烯酸酯類樹脂、環(huán)氧樹脂和聚氨酯

樹脂。

*金屬材料：金屬材料在激光或電子束照射下會熔化或燒結(jié)，從而形

成金屬部件。常見的金屬材料包括鋼、鋁、鈦和鍥。

*陶瓷材料：陶瓷材料在高溫下燒結(jié)而成，具有良好的耐熱性和耐腐

蝕性。常見的陶瓷材料包括氧化鋁、氧化錯和碳化硅。

*復(fù)合材料：復(fù)合材料是由多種材料混合而成的材料，具有多種材料

的綜合性能。常見的復(fù)合材料包括碳纖維增強塑料(CFRP)、玻璃纖

維增強塑料(GFRP)和金屬基復(fù)合材料(MMC)o

#2.三維打印材料的性能

三維打印材料的性能是評價材料質(zhì)量的重要指標(biāo)，其主要性能包括:

*機械性能：機械性能是指材料承受外力作用時表現(xiàn)出的性質(zhì)，包括

強度、硬度、韌性和疲勞強度等。

*熱性能：熱性能是指材料在受熱時表現(xiàn)出的性質(zhì)，包括熔點、熔融

溫度范圍、熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)等。

*電性能：電性能是指材料在電場中表現(xiàn)出的性質(zhì)，包括電阻率、介

電常數(shù)和介電損耗等。

*化學(xué)性能：化學(xué)性能是指材料在化學(xué)環(huán)境中表現(xiàn)出的性質(zhì)，包括耐

腐蝕性、耐氧化性和耐酸堿性等。

*生物性能：生物性能是指材料與生物體接觸時表現(xiàn)出的性質(zhì)，包括

生物相容性、毒性和過敏性等。

#3.三維打印材料的應(yīng)用

三維打印材料在各個領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，包括：

*工業(yè)制造：三維打印技術(shù)可以用于制造各種工業(yè)產(chǎn)品，如汽車零件、

航空航天零件和醫(yī)療器械等。

*醫(yī)療保健：三維打印技術(shù)可以用于制造定制化的醫(yī)療器械，如假肢、

牙科修復(fù)體和手術(shù)工具等。

*教育和研究：三維打印技術(shù)可以用于制作教學(xué)模型、演示模型和原

型等，幫助學(xué)生和研究人員更好地理解和研究各種概念和設(shè)計。

*藝術(shù)和設(shè)計：三維打印技術(shù)可以用于制作各種藝術(shù)品、工藝品和設(shè)

計模型等，為藝術(shù)家和設(shè)計師提供新的創(chuàng)作手段。

*消費品：三維打印技術(shù)可以用于制造各種消費品，如玩具、家居用

品和電子產(chǎn)品等。

#4.三維打印材料的發(fā)展趨勢

隨著三維打印技術(shù)的不斷發(fā)展，三維打印材料也在不斷發(fā)展和完善。

未來的三維打印材料將具有以下發(fā)展趨勢：

*高性能材料：高性能材料具有優(yōu)異的機械性能、熱性能、電性能和

化學(xué)性能，能夠滿足各種苛刻的應(yīng)用需求。

*功能材料：功能材料具有特殊的功能，如導(dǎo)電性、磁性、光敏性和

生物相容性等，可以用于制造各種智能化和生物醫(yī)療產(chǎn)品。

*可回收材料：可回收材料能夠被重復(fù)利用，減少對環(huán)境的污染。

*低成本材料：低成本材料能夠降低三維打印產(chǎn)品的成本，使其更具

市場競爭力。

隨著三維打印技術(shù)的進一步發(fā)展，三維打印材料也將不斷發(fā)展和完善,

為三維打印技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供堅實的材料基礎(chǔ)。

第二部分三維打印材料種類及特點

關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點

光敏聚合物材料

1.光敏聚合物材料是指在紫外光或可見光照射下發(fā)生聚合

反應(yīng)的材料，具有固化速度快、表面質(zhì)量好、尺寸精度高、

可用于制作復(fù)雜幾何形狀的模型等優(yōu)點。

2.光敏聚合物材料主要包括丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂、聚氨酯

等，其中丙烯酸酯材料具有較高的光敏度和固化速度，環(huán)氧

樹脂材料具有較高的強度和耐熱性，聚氨酯材料具有較高

的柔韌性和耐磨性。

3.光敏聚合物材料廣泛應(yīng)用于三維打印、微細加工、電子

封裝、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

金屬材料

1.金屬材料是指具有金屬特性的材料，如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、

延展性、硬度等，具有強度高、韌性好、耐高溫、耐腐蝕等

優(yōu)點。

2.金屬材料主要包括鋼、鋁、銅、鈦等，其中鋼具有較高

的強度和硬度，鋁具有較低的密度和較高的導(dǎo)電性，銅具有

較高的導(dǎo)熱性和延展性，鈦具有較高的耐腐蝕性和生物相

容性。

3.金屬材料廣泛應(yīng)用于三維打印、航空航天、汽車制造、

電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。

陶瓷材料

1.陶瓷材料是指由無機非金屬元素或化合物組成的材料，

具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、絕緣性好等優(yōu)點。

2.陶瓷材料主要包括氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶

液等，其中氧化物陶瓷具有較高的硬度和耐高溫性，氮化物

陶瓷具有較高的強度和韌性，碳化物啕瓷具有較高的耐磨

性和導(dǎo)電性。

3.陶瓷材料廣泛應(yīng)用于三維打印、電子產(chǎn)品、汽車制造、

航空航天等領(lǐng)域。

復(fù)合材料

1.復(fù)合材料是指由兩種或兩種以上的材料復(fù)合而成的材

料，具有多種材料的綜合性能，如強度高、重量輕、耐高溫、

耐腐他等優(yōu)點。

2.復(fù)合材料主要包括纖維增強復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、

陶瓷基復(fù)合材料等，其中纖維增強復(fù)合材料具有較高的強

度和韌性，金屬基復(fù)合材料具有較高的強度和耐高溫性，陶

凌基復(fù)合材料具有較高的硬度和耐磨性。

3.復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于三維打印、航空航天、汽車制造、

電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。

生物材料

1.生物材料是指與生物體相容性好、無毒、無害的材料，

具有可降解、可再生、抗菌等優(yōu)點。

2.生物材料主要包括天然生物材料和合成生物材料，其中

天然生物材料包括膠原蛋白、殼聚糖、纖維素等，合成生物

材料包括聚乳酸、聚乙烯醇、聚氨酯等。

3.生物材料廣泛應(yīng)用于三維打印、組織工程、醫(yī)療器械、

藥物遞送等領(lǐng)域。

新型三維打印材料

1.新型三維打印材料是指具有特殊性能或功能的三維打印

材料，如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、自修復(fù)性、可變形性等，具有廣

闊的應(yīng)用前景。

2.新型三維打印材料主要包括納米材料、智能材料、生物

材料等，其中納米材料具有較高的強度和導(dǎo)電性，智能材料

具有響應(yīng)環(huán)境變化而改變自身性能的能力，生物材料具有

與生物體相容性好、無毒、無害等優(yōu)點。

3.新型三維打印材料廣泛應(yīng)用于三維打印、電子產(chǎn)品、汽

車制造、航空航天等領(lǐng)域。

#一、塑料類材料

*聚乳酸(PLA)：

-PLA是一種生物可降解的熱塑性塑料，由可再生的植物資源(如

玉米、甘蔗等)制成。

-PLA具有良好的生物相容性，常用于醫(yī)療和食品包裝領(lǐng)域。

-PLA的強度和剛度適中，具有良好的打印質(zhì)量。

*丙烯庸丁二烯苯乙烯(ABS)：

-ABS是一種強度高、韌性好的熱塑性塑料，具有良好的耐熱性和

耐化學(xué)性。

-ABS常用于汽車、電子和家用電器等領(lǐng)域。

-ABS的打印溫度較高，需要加熱床才能獲得良好的打印效果。

*尼龍(PA)：

-尼龍是一種高強度的熱塑性塑料，具有良好的耐磨性和耐腐蝕性。

-尼龍常用于汽車、機械和電子等領(lǐng)域。

-尼龍的打印溫度較高，需要加熱床才能獲得良好的打印效果。

*聚碳酸酯(PC)：

-PC是一種高強度、高透明度的熱塑性塑料，具有良好的耐熱性和

耐沖擊性。

-PC常用于汽車、電子和醫(yī)療等領(lǐng)域。

-PC的打印溫度較高，需要加熱床才能獲得良好的打印效果。

#二、金屬類材料

*不銹鋼：

-不銹鋼是一種耐腐蝕性強的金屬材料，具有良好的強度和韌性。

-不銹鋼常用于醫(yī)療、食品和化工等領(lǐng)域。

-不銹鋼的打印溫度較高，需要特殊的打印機才能實現(xiàn)。

*鈦合金：

-鈦合金是一種強度高、重量輕的金屬材料，具有良好的耐腐蝕性

和生物相容性。

-鈦合金常用于航空、醫(yī)療和汽車等領(lǐng)域。

-鈦合金的打印溫度較高，需要特殊的打印機才能實現(xiàn)。

*鋁合金：

-鋁合金是一種強度高、重量輕的金屬材料，具有良好的耐腐蝕性

和導(dǎo)電性。

-鋁合金常用于航空、汽車和電子等領(lǐng)域。

-鋁合金的打印溫度較高，需要特殊的打印機才能實現(xiàn)。

#三、陶瓷類材料

*氧化鋁：

-氧化鋁是一種高強度、高硬度的陶瓷材料，具有良好的耐熱性和

耐磨性。

-氧化鋁常用于電子、航空和醫(yī)療等領(lǐng)域。

-氧化鋁的打印溫度較高，需要特殊的打印機才能實現(xiàn)。

*氧化錯：

氧化錯是一種高強度、高韌性的陶瓷材料，具有良好的耐熱性和

耐腐蝕性。

-氧化錯常用于醫(yī)療、航空和電子等領(lǐng)域。

-氧化錯的打印溫度較高，需要特殊的打印機才能實現(xiàn)。

*氮化硅：

-氮化硅是一種高強度、高硬度的陶瓷材料，具有良好的耐熱性和

耐磨性。

-氮化硅常用于電子、航空和醫(yī)療等領(lǐng)域。

-氮化硅的打印溫度較高，需要特殊的打印機才能實現(xiàn)。

#四、復(fù)合材料

*碳纖維增強塑料(CFRP)：

-CFRP是一種由碳纖維和塑料復(fù)合而成的材料，具有高強度、高剛

度和輕質(zhì)的特點。

-CFRP常用于航空、汽車和體育用品等領(lǐng)域。

-CFRP的打印溫度較高，需要特殊的打印機才能實現(xiàn)。

*玻璃纖維增強塑料(GFRP)：

-GFRP是一種由玻璃纖維和塑料復(fù)合而成的材料，具有較高的強度

和剛度，但重量較輕。

-GFRP常用于汽車、建筑和風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域。

-GFRP的打印溫度較低，可以使用一般的3D打印現(xiàn)進行打印。

*金屬基復(fù)合材料(MMC)：

MMC是一種由金屬和陶瓷或聚合物復(fù)合而成的材料，具有金屬的

強度和陶瓷或聚合物的耐熱性或耐磨性。

-MMC常用于航空、汽車和醫(yī)療等領(lǐng)域。

-MMC的打印溫度較高，需要特殊的打印機才能實現(xiàn)。

第三部分三維打印材料的研制方法

關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點

激光熔融技術(shù)

1.利用高功率激光束選擇性地熔融粉末或細絲材料，形成

三維結(jié)構(gòu)的實體模型；

2.激光熔融技術(shù)具有高精度、高分辨率、適用材料范圍廣

的優(yōu)點，但設(shè)備成本高、生產(chǎn)效率較低；

3.目前，激光熔融技術(shù)主要應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療器械、

汽車制造等領(lǐng)域。

熔融擠出成型技術(shù)

1.利用熱塑性材料的熔體通過擠出機擠出，并在工作臺上

堆積成型，形成三維結(jié)構(gòu)的實體模型；

2.熔融擠出成型技術(shù)具有設(shè)備簡單、成本低、生產(chǎn)效率高

的優(yōu)點，但精度和分辨率較低；

3.目前，熔融擠出成型技術(shù)主要應(yīng)用于快速成型、工藝設(shè)

計、醫(yī)療器械制造等領(lǐng)域。

層壓成型技術(shù)

1.利用粘合劑將預(yù)先切割或沖壓好的薄片材料一層一層地

粘合在一起，形成三維結(jié)構(gòu)的實體模型；

2.層壓成型技術(shù)具有精度高、分辨率高的優(yōu)點，但生產(chǎn)效

率較低；

3.目前，層壓成型技術(shù)主要應(yīng)用于電路板制造、電子產(chǎn)品

外殼制造、汽車儀表盤制造等領(lǐng)域。

光固化成型技術(shù)

1.利用紫外光或可見光照射光敏樹脂，使樹脂固化形成三

維結(jié)構(gòu)的實體模型；

2.光固化成型技術(shù)具有精度高、分辨率高的優(yōu)點，但對光

敏樹脂的種類和性能要求較高；

3.目前，光固化成型技術(shù)主要應(yīng)用于首飾制造、工藝品制

造、醫(yī)療器械制造等領(lǐng)域。

粉末燒結(jié)成型技術(shù)

1.利用激光束或電子束將粉末材料選擇性地?zé)Y(jié)成型，形

成三維結(jié)構(gòu)的實體模型；

2.粉末燒結(jié)成型技術(shù)具有精度高、分辨率高的優(yōu)點，但設(shè)

備成本高、生產(chǎn)效率較低；

3.目前，粉末燒結(jié)成型技術(shù)主要應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療器

械、汽車制造等領(lǐng)域。

噴墨打印成型技術(shù)

1.利用噴墨打印頭將粘合劑或固化劑噴射到粉末材料上，

使粉末材料固化形成三維結(jié)構(gòu)的實體模型；

2.噴墨打印成型技術(shù)具有精度高、分辨率高的優(yōu)點，但生

產(chǎn)效率較低；

3.目前，噴墨打印成型技術(shù)主要應(yīng)用于首飾制造、工藝品

制造、醫(yī)療器械制造等領(lǐng)域。

一、材料設(shè)計與合成

1.聚合物材料：通過化學(xué)反應(yīng)將單體連接起來形成聚合物，可用于

制造柔性、彈性和耐磨的零件。常見聚合物材料包括熱塑性聚合物（如

ABS、PLA和尼龍）和熱固性聚合物（如環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂）。

2.金屬材料：金屬材料以粉末或絲材的形式用于三維打印，可制造

強度高、耐腐蝕性強的零件。常見金屬材料包括不銹鋼、鋁合金和鈦

合金。

3.陶瓷材料：陶瓷材料以粉末的形式用于三維打印，可制造耐高溫、

耐磨損和耐腐蝕的零件。常見陶瓷材料包括氧化鋁、氧化錯和碳化硅。

4.復(fù)合材料：復(fù)合材料是由兩種或多種不同材料組合而成的材料，

可兼具不同材料的優(yōu)點。常見復(fù)合材料包括纖維增強塑料和金屬基復(fù)

合材料。

二、材料改性

1.添加劑：添加劑可以改善材料的性能，如提高強度、韌性、耐熱

性或耐化學(xué)性。常見添加劑包括填料、增強劑、增塑劑和阻燃劑。

2.表面處理：表面處理可以改善材料的表面性能，如提高光滑度、

附著力和耐磨性。常見表面處理方法包括電鍍、陽極氧化、化學(xué)鍍和

噴涂。

三、材料加工

1.粉末冶金：粉末冶金是一種將金屬粉末壓制成型并加熱燒結(jié)的工

藝。粉末冶金可以生產(chǎn)出具有復(fù)雜形狀和高精度的零件。

2.直接金屬激光燒結(jié)(DMLS)：DMLS是一種使用激光將金屬粉末熔

化并堆積成型的工藝。DMLS可以生產(chǎn)出強度高、精度高的金屬零件。

3.選擇性激光燒結(jié)(SLS)：SLS是一種使用激光將塑料粉末熔化并

堆積成型的工藝。SLS可以生產(chǎn)出強度高、精度高的塑料零件。

4.熔融沉積成型(FDM)：FDM是一種將熱塑性塑料絲材熔化并擠出

堆積成型的工藝。FDM可以生產(chǎn)出強度高、精度高的塑料零件。

5.立體光刻(SLA)：SLA是一種使用紫外光將樹脂固化并堆積成型

的工藝。SLA可以生產(chǎn)出強度高、精度高的樹脂零件。

四、材料應(yīng)用

1.航空航天：三維打印材料用于制造飛機和航天器零件，如發(fā)動機

零件、機身部件和衛(wèi)星天線。

2.汽車：三維打印材料用于制造汽車零件，如儀表盤、內(nèi)飾件和發(fā)

動機零件。

3.醫(yī)療：三維打印材料用于制造醫(yī)療設(shè)備和植入物，如義肢、假牙

和手術(shù)器械。

4.建筑：三維打印材料用于制造建筑構(gòu)件，如墻體、屋頂和橋梁。

5.電子：三維打印材料用于制造電子產(chǎn)品零件，如電路板、傳感器

和連接器。

第四部分三維打印材料的性能評價

關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點

三維打印材料的力學(xué)性能

1.強度和韌性：三維打印材料的強度和韌性對其在實際應(yīng)

用中的性能有直接影響，強度是指材料的抗拉強度和抗壓

強度，韌性是指材料在斷裂前吸收能量的能力。

2.剛度和柔韌性：剛度是指材料抵抗變形的能力，柔韌性

是指材料在變形后恢復(fù)原狀的能力，剛度和柔韌性是材料

力學(xué)性能的重要指標(biāo)。

3.尺寸穩(wěn)定性：尺寸穩(wěn)定性是指材料在受到熱、濕、化學(xué)

等因素影響時，其尺寸和形狀變化的程度，尺寸穩(wěn)定性差的

材料容易變形，影響三維打印產(chǎn)品的質(zhì)量。

三維打印材料的熱學(xué)性能

1.熱導(dǎo)率：熱導(dǎo)率是指材料導(dǎo)熱的能力，熱導(dǎo)率高的材料，

熱量可以快速傳遞，熱導(dǎo)率低的材料，熱量傳遞緩慢。

2.比熱容：比熱容是指單位質(zhì)量的材料吸收或釋放單位熱

量時溫度升高或降低的程度，比熱容高的材料，單位質(zhì)量吸

收或釋放單位熱量時溫度變化小，比熱容低的材料，單位質(zhì)

量吸收或釋放單位熱量時溫度變化大C

3.玻璃化轉(zhuǎn)變溫度：玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是指材料從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)

變?yōu)槿廴趹B(tài)時的溫度，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高的材料，其熔點也

較高，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低的材料，其熔點也較低。

三維打印材料的電學(xué)性能

1.電導(dǎo)率：電導(dǎo)率是指材料導(dǎo)電的能力，電導(dǎo)率高的材料，

電阻率低，容易導(dǎo)電，電導(dǎo)率低的材裁，電阻率高，不易導(dǎo)

電。

2.介電常數(shù)：介電常數(shù)是指材料在電場中儲存電荷的能力，

介電常數(shù)高的材料，單位體積可以儲存更多的電荷，介電常

數(shù)低的材料，單位體積可以儲存更少的電荷。

3.介電損耗：介電損耗是指材料在電場中吸收電能并轉(zhuǎn)化

為熱能的能力，介電損耗高的材料，單位體積吸收更多的電

能并轉(zhuǎn)化為熱能，介電損耗低的材料，單位體積吸收更少的

電能并轉(zhuǎn)化為熱能。

三維打印材料的化學(xué)性能

1.耐腐蝕性：耐腐蝕性是指材料抵抗腐蝕介質(zhì)的能力，耐

腐蝕性強的材料，在腐蝕介質(zhì)中不易發(fā)生腐他，耐腐蝕性弱

的材料，在腐蝕介質(zhì)中容易發(fā)生腐蝕C

2.耐候性：耐候性是指材料抵抗自然環(huán)境因素的能力，耐

候性強的材料，在自然環(huán)境中不易發(fā)生降解，耐候性弱的材

料，在自然環(huán)境中容易發(fā)生降解。

3.生物相容性：生物相容性是指材料與生物體接觸時的相

容性，生物相容性強的材料，與生物體接觸時不會引起不良

反應(yīng)，生物相容性弱的材料，與生物體接觸時容易引起不良

反應(yīng)。

三維打印材料的環(huán)境性能

1.可降解性：可降解性是指材料在自然環(huán)境中能夠被微生

物或其他生物降解，可降解性強的材料，在自然環(huán)境中更容

易降解，可降解性弱的材料，在自然環(huán)境中更難降解。

2.可回收性：可回收性是指材料能夠被回收利用，可回收

性強的材料，可以被回收利用，可回收性弱的材料，不能被

回收利用。

3.低碳環(huán)保性：低碳環(huán)保性是指材料在生產(chǎn)和使用過程中

產(chǎn)生的碳排放量低，低碳環(huán)保性強的材料，在生產(chǎn)和使用過

程中產(chǎn)生的碳排放量低，低碳環(huán)保性弱的材料，在生產(chǎn)和使

用過程中產(chǎn)生的碳排放量高。

三維打印材料的發(fā)展趨勢

1.高性能材料：隨著三維打印技術(shù)的發(fā)展，對材料的性能

要求越來越高，因此，高性能材料是三維打印領(lǐng)域的發(fā)展趨

勢之一。

2.多功能材料：多功能材料是指一種材料具有多種功能，

多功能材料可以簡化三維打印產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，提高三維打印

產(chǎn)品的性能。

3.可持續(xù)材料：隨著人們對環(huán)境保護的重視，可持續(xù)材料

是三維打印領(lǐng)域的發(fā)展趨勢之一。

三維打印材料的性能評價

#1.基本性能評價

1.1力學(xué)性能

力學(xué)性能是三維打印材料最重要的性能指標(biāo)之一，包括拉伸強度、彎

曲強度、壓縮強度、沖擊強度等。這些性能指標(biāo)反映了材料的抗拉、

抗彎、抗壓和抗沖擊的能力。

1.2熱學(xué)性能

熱學(xué)性能是指材料在溫度變化下的性能變化，包括熔點、玻璃化轉(zhuǎn)變

溫度、熱膨脹系數(shù)等。這些性能指標(biāo)反映了材料的耐高溫、耐低溫和

尺寸穩(wěn)定性。

1.3電學(xué)性能

電學(xué)性能是指材料的導(dǎo)電性、絕緣性、介電常數(shù)等。這些性能指標(biāo)反

映了材料的電氣性能和電磁兼容性。

1.4化學(xué)性能

化學(xué)性能是指材料在化學(xué)環(huán)境下的性能變化，包括耐腐蝕性、耐溶劑

性、耐候性等。這些性能指標(biāo)反映了材料的化學(xué)穩(wěn)定性和耐久性。

#2.特殊性能評價

除了上述基本性能外，三維打印材料還有一些特殊的性能指標(biāo)，如生

物相容性、阻燃性、抗菌性等。這些性能指標(biāo)反映了材料在特定環(huán)境

或應(yīng)用中的適用性。

#3.性能評價方法

三維打印材料的性能評價方法多種多樣，包括：

3.1力學(xué)性能評價

力學(xué)性能評價方法包括拉伸試驗、彎曲試驗、壓縮試驗、沖擊試驗等。

這些試驗方法可以測量材料的拉伸強度、彎曲強度、壓縮強度、沖擊

強度等性能指標(biāo)。

3.2熱學(xué)性能評價

熱學(xué)性能評價方法包括差示掃描量熱法（DSC）、熱重分析（TGA）、熱

膨脹系數(shù)測試等。這些試驗方法可以測量材料的熔點、玻璃化轉(zhuǎn)變溫

度、熱膨脹系數(shù)等性能指標(biāo)。

3.3電學(xué)性能評價

電學(xué)性能評價方法包括電阻率測試、介電常數(shù)測試等。這些試驗方法

可以測量材料的導(dǎo)電性、絕緣性、介電常數(shù)等性能指標(biāo)。

3.4化學(xué)性能評價

化學(xué)性能評價方法包括腐蝕試驗、溶劑試驗、耐候試驗等。這些試驗

方法可以測量材料的耐腐蝕性、耐溶劑性、耐候性等性能指標(biāo)。

#4.性能評價標(biāo)準(zhǔn)

三維打印材料的性能評價標(biāo)準(zhǔn)有多種，包括：

4.1國際標(biāo)準(zhǔn)

國際標(biāo)準(zhǔn)組織（ISO）發(fā)布了一系列三維打印材料的性能評價標(biāo)準(zhǔn)，

如ISO527-1《塑料-拉伸性能的測定-第1部分：通用試驗方

法》、ISO178《塑料-彎曲性能的測定》、ISO899-1《塑料-壓縮

性能的測定-第1部分：通用試驗方法》等。

4.2國家標(biāo)準(zhǔn)

各國也發(fā)布了各自的三維打印材料的性能評價標(biāo)準(zhǔn)，如中國的GB/T

14495-2011《增材制造材料聚乳酸絲》、美國的ASTMD638《塑料的

拉伸特性標(biāo)準(zhǔn)試驗方法》、德國的DIN53455《塑料-拉伸性能的測

定》等。

4.3行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

一些行業(yè)也發(fā)布了各自的三維打印材料的性能評價標(biāo)準(zhǔn)，如汽車行業(yè)

的IATF16949《汽車行業(yè)質(zhì)量管理體系要求》、航空航天行業(yè)的AS9100

《航空航天工業(yè)質(zhì)量管理體系要求》等。

#5.性能評價結(jié)果分析

三維打印材料的性能評價結(jié)果應(yīng)進行綜合分析，以確定材料是否滿足

特定應(yīng)用的要求。在分析時，應(yīng)考慮以下因素：

5.1應(yīng)用場景

三維打印材料的性能應(yīng)滿足其應(yīng)用場景的要求。例如，用于汽車零部

件的材料應(yīng)具有良好的耐高溫、耐磨損和耐腐蝕性能。

5.2成本

三維打印材料的成本是影響其應(yīng)用的重要因素之一。在選擇材料時,

應(yīng)綜合考慮材料的性能和成本。

5.3加工工藝

三維打印材料的加工工藝應(yīng)與三維打印設(shè)備兼容。在選擇材料時，應(yīng)

考慮材料的加工工藝是否適合三維打印設(shè)備。

通過綜合考慮上述因素，可以科學(xué)合理地選擇三維打印材料，以滿足

特定應(yīng)用的要求。

第五部分三維打印材料的應(yīng)用領(lǐng)域

關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點

三維打印材料在醫(yī)療領(lǐng)域

1.三維打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的探索應(yīng)用非常廣泛，通過利

用三維打印技術(shù)創(chuàng)建患者的個性化醫(yī)療模型、醫(yī)療器械和

假肢助聽器，可以進一步提高診斷和治療的準(zhǔn)確性和有效

性。

2.三維打印技術(shù)還可以在組織工程和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮作

用，通過創(chuàng)建一個支持細胞生長的支架，可以促進組織再生

和修復(fù)，幫助患者恢復(fù)健康。

3.三維打印還可以幫助患者恢復(fù)運動功能，通過創(chuàng)建個性

化的假肢或矯形器，可以幫助患者更好地恢復(fù)其身體功能，

提高生活質(zhì)量。

三維打印材料在航空航天領(lǐng)

域1.在航天航空領(lǐng)域，三維打印技術(shù)可以用于制造飛機和火

箭的部件，其復(fù)雜的幾何形狀和輕質(zhì)材料的特點，可以顯著

減輕飛機和火箭的重量，提高其性能C

2.三維打印還可用于制造航天器中的關(guān)鍵部件，如發(fā)動機、

燃料箱和結(jié)構(gòu)件，其快速制造和定制化的特點，可以縮短航

大器的生產(chǎn)周期，降低成本。

3.三維打印還可以用于制造衛(wèi)星和空間站的部件，其高精

度和高可靠性的特點，可以確保衛(wèi)星和空間站的正常運行。

三維打印材料在汽車工業(yè)

1.三維打印技術(shù)在汽車工業(yè)中可以用生產(chǎn)汽車零部件，其

快速制造和定制化的特點，可以幫助汽車制造商縮短生產(chǎn)

周期，降低成本，也可以更好地滿足客戶的需求。

2.三維打印還可以用于制造汽車原型車，其快速成型的特

點，可以幫助汽車制造商更快地進行設(shè)計迭代，縮短新車型

的開發(fā)周期。

3.三維打印還可以用于汽車的個性化定制，通過打印個性

化的汽車零部件或配件，可以滿足不同客戶的需求，增強汽

車的個性化。

三維打印材料在建筑行業(yè)

1.三維打印技術(shù)在建筑行業(yè)中可以用于建造房屋或建筑

物，其快速的生產(chǎn)速度和較低的成本，可以幫助解決城市住

房短缺問題，縮短建筑工期。

2.三維打印還可以用于制造建筑材料，如混凝土、磚塊和

管道，其獨特的幾何形狀和輕質(zhì)材料，可以減輕建筑物的重

量，提高建筑物的抗震能力。

3.三維打印還可以用于建造復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)，如拱門、橋梁

和塔樓，其高精度和高可靠性的特點，可以確保建筑結(jié)構(gòu)的

安全性。

三維打印材料在時尚行業(yè)

1.三維打印技術(shù)在時尚行業(yè)中可以用設(shè)計制作服裝、鞋子

和配飾，其快速迭代和定制化的特點，可以幫助設(shè)計師更快

地推出新產(chǎn)品，滿足時尚潮流的變化C

2.三維打印還可以用于制造個性化的服裝和配飾，通過打

印個性化的圖案或文字，可以表達個人的風(fēng)格和品味。

3.三維打印還可以用于制造時尚產(chǎn)品原型，幫助設(shè)計師更

快地進行設(shè)計評估和修改，從而縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期。

三維打印材料在教育領(lǐng)域

1.三維打印技術(shù)在教育領(lǐng)域被認為是一個重要的教學(xué)工

具，可以在課堂教學(xué)中被廣泛使用，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和想

象力，讓學(xué)生對學(xué)習(xí)產(chǎn)生更濃厚的興趣。

2.三維打印還可以用于學(xué)生項目的設(shè)計和制作，通過打印

原型或模型，可以幫助學(xué)生更好地理解設(shè)計原理和制作流

程，培養(yǎng)他們的動手能力。

3.三維打印還可以用于制作教學(xué)模型，比如人體器官、機

械零件或歷史文物，這些模型可以幫助學(xué)生更好地理解課

程內(nèi)容，加深對知識的理解。

三維打印材料的應(yīng)用領(lǐng)域

1.航空航天

三維打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。例如，美國國家航

空航天局(NASA)使用三維打印技術(shù)制造了火箭發(fā)動機部件，這些部

件比傳統(tǒng)制造方法制造的部件更輕、更耐用。此外，三維打印技術(shù)還

被用于制造飛機零部件，如機翼、襟翼和起落架。三維打印技術(shù)在航

空航天領(lǐng)域的應(yīng)用有助于提高飛機的性能和降低成本。

2.汽車制造

三維打印技術(shù)在汽車制造領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。例如，福特汽車

公司使用三維打印技術(shù)制造了汽車儀表盤，這些儀表盤比傳統(tǒng)制造方

法制造的儀表盤更輕、更耐用。此外，三維打印技術(shù)還被用于制造汽

車零部件，如發(fā)動機缸體、變速箱殼體和懸架部件。三維打印技術(shù)在

汽車制造領(lǐng)域的應(yīng)用有助于提高汽車的性能和降低成本。

3.醫(yī)療保健

三維打印技術(shù)在醫(yī)療保健領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。例如，醫(yī)生可以使

用三維打印技術(shù)制作患者的器官模型，這些模型可以幫助醫(yī)生更好地

了解患者的病情并制定治療方案。此外，三維打印技術(shù)還被用于制造

義肢、假牙和矯形器。三維打印技術(shù)在醫(yī)療保健領(lǐng)域的應(yīng)用有助于提

高患者的治療效果和降低醫(yī)療成本。

4.建筑施工

三維打印技術(shù)在建筑施工領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。例如，中國一家

公司使用三維打印技術(shù)建造了一座10層的公寓樓，這座公寓樓的建

造速度比傳統(tǒng)建造方法快了50%。此外，三維打印技術(shù)還被用于建造

橋梁、道路和隧道。三維打印技術(shù)在建筑施工領(lǐng)域的應(yīng)用有助于提高

施工效率和降低施工成本。

5.時尚設(shè)計

三維打印技術(shù)在時尚設(shè)計領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。例如，設(shè)計師可

以使用三維打印技術(shù)制作服裝、鞋子和配飾。三維打印技術(shù)在時尚設(shè)

計領(lǐng)域的應(yīng)用有助于提高產(chǎn)品的設(shè)計水平和降低生產(chǎn)成本。

6.教育和研究

三維打印技術(shù)在教育和研究領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。例如，學(xué)生可

以使用三維打印技術(shù)制作科學(xué)模型和藝術(shù)品。三維打印技術(shù)在教育和

研究領(lǐng)域的應(yīng)用有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力。

7.其他領(lǐng)域

三維打印技術(shù)還在其他領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，例如，珠寶制造、食

品加工、工業(yè)設(shè)計、機器人技術(shù)和軍事技術(shù)等。三維打印技術(shù)在這些

領(lǐng)域的應(yīng)用有助于提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本。

第六部分三維打印材料的市場現(xiàn)狀

關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點

三維打印材料的市場規(guī)模

1.全球三維打印材料市場規(guī)模不斷擴大，預(yù)計到2026年將

達到200億美元左右。

2.我國三維打印材料市場規(guī)模發(fā)展迅速，但仍存在一定差

距，預(yù)計到2025年將達到50億美元左右。

3.三維打印材料市場的主要參與者包括惠普、Slralasys、

Formlabs,Ultimaker>EOS等。

三維打印材料的類型

1.三維打印材料主要包括光敏樹脂、金屬粉末、熔融塑料、

陶瓷粉末、石膏粉末等。

2.不同類型的三維打印材料具有不同的特性和應(yīng)用領(lǐng)域，

例如光敏樹脂適用于SLA和DLP打印，金屬粉末適用于

SLM和DMLS打印，熔融塑料適用于FDM打印等。

3.目前，三維打印材料的種類還在不斷擴大，以滿足不同

行業(yè)和應(yīng)用的需求。

三維打印材料的應(yīng)用領(lǐng)域

1.三維打印材料廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、醫(yī)療、建筑、

教育、藝術(shù)等領(lǐng)域。

2.在航空航大領(lǐng)域，三維打印材料用于制造飛機零部件、

航天器部件等。

3.在汽車領(lǐng)域，三維打印材料用于制造汽車零部件、內(nèi)飾

件等。

4.在醫(yī)療領(lǐng)域，三維打印材料用于制造醫(yī)療器械、假肢、

牙科修復(fù)體等。

5.在建筑領(lǐng)域，三維打印材料用于制造建筑模型、房屋構(gòu)

件等。

6.在教育領(lǐng)域，三維打印材料用于制造教學(xué)模型、實驗設(shè)

備等。

7.在藝術(shù)領(lǐng)域，三維打印材料用于制造藝術(shù)品、雕塑等。

三維打印材料的研發(fā)進展

1.目前，三維打印材料的研發(fā)主要集中在提高材料的性能、

降低成本、減少環(huán)境污染等方面。

2.在提高材料性能方面，研究人員正在開發(fā)具有更高強度、

更高韌性、更高耐熱性、更高耐腐蝕性的三維打印材料。

3.在降低成本方面，研究人員正在開發(fā)基于生物質(zhì)、可再

生資源等原料的三維打印材料。

4.在減少環(huán)境污染方面，研究人員正在開發(fā)可生物降解、

可回收利用的三維打印材料。

三維打印材料的市場趨勢

1.未來，三維打印材料市場將繼續(xù)保持穩(wěn)定增長，主要得

益于三維打印技術(shù)在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

2.三維打印材料的研發(fā)將繼續(xù)朝著提高材料性能、降低成

本、減少環(huán)境污染等方向發(fā)展。

3.新型三維打印材料將不斷涌現(xiàn)，以滿足不同行業(yè)和應(yīng)用

的需求。

三維打印材料的應(yīng)用前景

1.三維打印材料將在航空航天、汽車、醫(yī)療、建筑、教育、

藝術(shù)等領(lǐng)域繼續(xù)保持廣泛應(yīng)用。

2.隨著三維打印技術(shù)在更多領(lǐng)域中的應(yīng)用，三維打印材料

的需求也將不斷增長。

3.三維打印材料的研發(fā)將為三維打印技術(shù)的發(fā)展提供有力

支撐，推動三維打印技術(shù)在更多領(lǐng)域中的應(yīng)用。

#三維打印材料的市場現(xiàn)狀

1.行業(yè)規(guī)模

據(jù)統(tǒng)計，2020年全球三維打印材料市場規(guī)模約為150億美元，預(yù)計

到2028年將增長至400億美元，年復(fù)合增長率將達到15.4吼其中，

亞洲市場將是三維打印材料的主要增長區(qū)域，預(yù)計將在2028年達到

200億美元的規(guī)模。

2.市場份額

目前，全球三維打印材料市場份額較分散，前十大供應(yīng)商占據(jù)了約50%

的市場份額。其中，Stratasys^3DSystems、ArcamAB、EOSGmbH、

MaterialiseExOne、voxeljet>ProdwaysGroup、Formlabs

Markforged等公司是主要的供應(yīng)商。

3.材料類型

目前，三維打印材料主要包括光固化樹脂、粉末材料、絲材材料等。

其中，光固化樹脂占據(jù)了最大的市場份額，約為40%,其次是粉末材

料，約為30%,絲材材料約為20%,其他材料約為10%。

4.應(yīng)用領(lǐng)域

目前，三維打印材料主要應(yīng)用于汽車、航空航天、醫(yī)療、消費電子、

建筑等領(lǐng)域。其中，汽車行業(yè)是最大的應(yīng)用領(lǐng)域，約占三維打印材料

需求的30%,其次是航空航天行業(yè)，約占15%,醫(yī)療行業(yè)約占10%,消

費電子行業(yè)約占10%,建筑行業(yè)約占5%,其他行業(yè)約占30%。

5.發(fā)展趨勢

1.材料性能的提高：隨著三維打印技術(shù)的不斷發(fā)展，對材料性能的

要求也越來越高。未來，三維打印材料將朝著高強度、高剛度、高韌

性、耐高溫、耐腐蝕等方向發(fā)展。

2.材料種類的增加：目前，三維打印材料種類還比較單一，未來將

會有更多的新型材料被開發(fā)出來，以滿足不同行業(yè)的不同需求。

3.材料價格的降低：目前，三維打印材料價格還比較高，未來隨著

技術(shù)的進步和產(chǎn)量的增加，材料價格將會逐步降低。

4.材料應(yīng)用領(lǐng)域：隨著三維打印技術(shù)在各行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，

三維打印材料的需求將會不斷增加。未來，三維打印材料將在汽車、

航空航天、醫(yī)療、消費電子、建筑等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。

第七部分三維打印材料的未來發(fā)展

關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點

先進生物材料研發(fā)

1.推動生物相容性、可降解性、組織工程材料的研究與開

發(fā)，實現(xiàn)3D打印材料與生物安全的融合。

2.探索新型復(fù)合材料的開發(fā)，將生物材料與其他材料相結(jié)

合，提高材料的力學(xué)性能、生物活性等。

3.發(fā)展精準(zhǔn)醫(yī)療、個性化醫(yī)療，實現(xiàn)3D打印材料在組織

修復(fù)、再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

納米材料融合

1.納米粒子、納米纖維等的引入，提升材料的強度、韌性、

耐磨性和導(dǎo)電性等性能。

2.納米復(fù)合材料的開發(fā)，將納米材料與傳統(tǒng)材料相結(jié)合，

實現(xiàn)材料性能的優(yōu)化。

3.納米技術(shù)在3D打印工藝中的應(yīng)用，提高打印精度、降

低成本、擴大材料范圍。

智能材料研發(fā)

1.開發(fā)具有光敏性、熱敏性、電敏性等響應(yīng)特性的智能材

料，實現(xiàn)材料的智能化控制。

2.探索4D打印技術(shù)，通過對材料的設(shè)計和優(yōu)化，實現(xiàn)材

料在特定條件下形狀、結(jié)構(gòu)或性能的變化。

3.推進智能醫(yī)療、智能機器人等領(lǐng)域的發(fā)展，推動3D打

印材料在智能設(shè)備中的應(yīng)用。

可持續(xù)發(fā)展材料研究

1.開發(fā)可再生、可降解的材料，減少3D打印對環(huán)境的污

染。

2.研究利用廢舊材料制造3D打印材料，實現(xiàn)材料的循環(huán)

利用。

3.探索綠色制造工藝，降低3D打印過程中的能源消耗和

廢物排放。

多材料一體化

1.發(fā)展多材料一體化打印技術(shù)，實現(xiàn)不同材料在同一零件

中的同時打印，提高零件的集成度和復(fù)雜性。

2.研究多材料協(xié)同作用，優(yōu)化打印工藝參數(shù)，提高零件的

性能和質(zhì)量。

3.探索多材料3D打印在航空航天、醫(yī)療、汽車等領(lǐng)域的

應(yīng)用，推動行業(yè)發(fā)展。

人工智能與3D打印材料設(shè)

計1.利用人工智能算法，設(shè)計具有特定性能和特性的3D打

印材料，提高材料的開發(fā)效率和精準(zhǔn)度。

2.應(yīng)用人工智能技