3D打印材料市场迎“井喷”式发展!

时间:2015-10-21 17:43:33  来源:OFweek3D打印网
      在3D打印中,打印材料的质量对制品的外观品质起到主导性作用。未来10年,3D打印无疑将会在汽车、医疗、建筑等行业广泛推广。塑料作为重要的3D打印原材料,又将在未来10年中迎来哪些机遇与挑战?
  全球知名咨询公司SmarTech公司近期发布了《未来10年,塑料在3D打印市场的应用预测》,评估了较新的塑料材料种类,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,以及纳米增强塑料等。该报告指出塑料将成为3D打印公司的竞争优势。
  很多OEM公司正在寻找能在未来几年带来丰厚收入的塑料材料,甚至有3D打印公司开始收购材料研发公司。与此同时,主要的材料公司也开始将3D打印作为一个盈利的利基市场,抢占商机。同时随着3D打印技术在各行各业的发展,3D打印材料也有了不同种类的衍伸,下面就让我们一起来看看近期3D打印材料产业有哪些新进展。
  柔性桌面机耗材全球扩张!
  作为一家知名的传送带、橡胶密封件生产商,英国Fenner Drives公司在3D打印领域也相当成功。该公司生产的柔性3D打印线材NinjaFlex非常受桌面3D打印机用户欢迎,以至于他们需要设立一个专门的网站来满足客户对这种柔性线材的需要。NinjaFlex的性能十分优良,可以用于最标准的FDM 3D打印机,此外,这种产品尽管非常柔软、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公司刚刚宣布将成立一个专门的3D打印事业部NinjaTek。这一新实体的目的就是要扩大NinjaFlex的市场范围,以及开发新的3D打印材料和线材。目前Fenner Drives生产的NinjaFlex产品已经在超过25个国家销售。此次通过创建一个独立的业务部门,专门致力于3D打印产品和材料的开发,该公司希望进一步扩大其在3D打印行业内的存在。
  目前NinjaFlex可提供26种不同的颜色,包括金属色、半透明和可在黑暗中发光的线材,其中包括两个品种可供选择:标准的柔性NinjaFlex和较低弹性的SemiFlex,其价格在52美元--65美元每卷之间。
  法国化工巨头进军3D打印材料领域
  据市场研究机构Smartech最近发布的一份报告指出,预计到2018年,全球3D打印材料市场的收入预计将达到25亿美元,到2022年有望增至68亿美元。快速增长的市场规模,让一些大公司也嗅到了商机,从试水开始转向正式进军这一领域。
  在上月底举办的欧洲模具展上,法国化工巨头阿科玛正式宣布将3D打印材料作为公司的六大重点研发领域之一,并发布了一系列3D打印材料,包括Orgasol聚酰胺粉末、Rilsan精细粉末、Sartomer丙烯酸树脂,特别是最新的PEKK等级材料。同时,阿科玛宣布将投入更多的研发资源,以开发新的3D打印材料和解决方案。
  几个月前,阿科玛宣布将把其耐用热塑性Kepstan聚醚(PEKK)材料的产量翻番,该材料主要用于碳纤维复合材料和3D打印应用。另外,该公司还将在其阿拉巴马州的工厂里再增加一套新的PEKK生产线,该工厂原本只生产基于丙烯酸类聚合物的产品。
  据了解,阿科玛在全球共有10家研发中心,1200多名研发人员,年度研发投入达1.5亿欧元。其研发平台之前只聚焦材料科学的五大领域,分别是更轻的材料、可再生原料、能源材料、水处理解决方案和电子材料,而现在3D打印材料成为阿科玛的第六个重点研发领域。
  该公司在法国和美国的研发中心预计将大量参与这一新领域的研发,其研发方向及解决方案将主要围绕医疗、航空航天、建筑及原型设计等领域。
  新型3D打印水凝胶:开创医疗天地
  近日,美国德州的一个研究团队开发出一种全新的技术。该技术通过加入海藻酸盐,可以在3D打印水凝胶过程中实现前所未有的耐用性和精度控制。据悉,这种生物材料兼具弹性和强度,十分类似我们自己的自然组织,因此可用来3D打印一些需要承重的部件,比如膝盖软骨,也可以减少那些遭受运动损伤或者其它外伤的患者的关节置换需要。
  凝胶是由一种亲水性聚合物链的组成的,可以用于制作简单的组织和细胞支架,被认为是一种优良的生物相容性材料,其中加入了海藻酸盐,以实现精确打印。而且正是因为其高含水量使得他们能够模仿生物组织的柔性。但是遗憾的是除此之外水凝胶的强度太低、容易变形,因此无法用于像膝盖这样的承重关节。
  简单地说,这种海藻酸盐,是一种粘性胶状聚合物,可以链接松散的凝胶网络,使其更强、更耐磨,并且在3D打印时保持精确的形状。
  此外,科学家们还通过将该水凝胶结构浸入氯化钙溶液引入钙离子。这些离子会与海藻酸盐形成交联,使其更加强大。由此而产生的钙和海藻酸盐水凝胶的抗拉强度高于任何其他水凝胶生物材料,与人类自然的软骨不相上下。
  "组织工程的一个主要挑战是制造出符合临床要求的尺寸、形状和结构完整性的对象。3D生物打印已具备达到这个目标的潜力。"WakeFores再生医学研究所主任AnthonyAtala说。
  超凡石墨烯诞生 破新技术专利
  专注于石墨烯材料3D打印技术的Graphene 3D Lab公司提交了一份关于制备和分离石墨烯微片(GNP)原子层方法的非临时专利。该专利将大大提升大规模生产高品位石墨烯的可能性。据了解,这种新工艺是节能、非化学侵入性的,并能够显著降低制备和分离石墨烯微片的成本。
  石墨烯是在2004年被世界发现的,如今在3D打印和制造材料领域被认为是一种"圣杯"。这种只有一个原子厚的碳基超级材料具有非凡的性能:超高的强度(比钢强200多倍)、非常轻便灵活、高导热导电性、可与人体组织相容等等。它的应用范围包括医药、先进能源、电子、航空航天设计等多个领域。
  尽管具有这些开创性的特点,但是高质量石墨烯的制造一直是个瓶颈。因为当前制造石墨烯非常依靠人工,高耗能,而且要通过有毒的化学工艺,这就使它的应用一直被限定在研发实验室的范围内。而这次Graphene 3D申请专利的新工艺,则可以使该材料的制造更加方便和经济,使得主流厂商也能用得起,这其中也包括3D打印服务。
  全新金属3D打印材料 适用于SLM技术
  随着3D打印技术的发展,FDM技术已经逐渐普遍化,而金属3D打印技术则成为行业关心的"宠儿"。金属3D打印技术因为价格昂贵以及材料的缺乏,一直在限制其发展,为此,法国的初创企业Z3DLAB开发出了一款全新的金属3D打印材料,这款材料主要是用钛和氧化锆的混合物组成的。
  据了解,这款材料的最终形态是ZTI-粉末(ZTi-Powder),这是一款适用于选择性激光熔融(SLM)技术的钛-陶瓷组合材料。这种材料具有重量轻便以及能够承受超过1000摄氏度的热量。钛和锆这两种元素彼此互补,这不仅是因为它们都包含天然的延展性,而且它们各自的弱点都恰好被对方所补充。比如钛的强度很高,但是很不耐磨;而锆则相反,耐磨、耐腐蚀是它的强项,而强度则是其弱点。另外,氧化锆是一种理想的陶瓷原料。
  这款材料后期将主要在医疗、牙科、航空、汽车等领域存在很多潜在的应用。据了解,Z3DLAB团队准备在发布这款材料之后,继续研发新的材料,通过将富有弹性的金属和坚固的陶瓷结合,这为金属3D打印领域带来了一次全新的改变,同时,这也证明了组合材料在某一方面上更优于一种材料。
  结语:综上所述,随着3D打印技术的普及,3D打印材料产业也随之兴起。越来越多的大型企业开始转向开发3D打印材料这一广阔市场,这将从更大层面上促进3D打印的全面发展,或许不失为一大良机!