塑料3D打印能够制造传统制造技术难以或无法生产的复杂几何形状，可以设计并打印出复杂的内部结构，如晶格结构，以减轻重量并提高材料效率。
随着塑料3D打印材料和工艺的研究进展，国内的近期研究涵盖了不同材料的力学性能、改性研究、以及特定3D打印技术的应用。这些研究展示了3D打印技术在材料科学、工艺优化和应用开发方面的多样性和潜力。通过改进材料性能、优化打印工艺和开发新的应用，3D打印技术正不断推动制造业的创新。
本期，通过节选近期国内在塑料3D打印方面的实践与研究的多个闪光点，3D科学谷与谷友一起来领略的这一领域的研究近况。
选择适合3D打印的高性能塑料材料时，需要考虑多个因素，包括打印工艺的兼容性、最终部件的应用需求、机械性能要求、耐温性、耐化学性、加工成本等，而这些因素正是塑料3D打印发展道路上不断获得突破的技术挑战所在。”
基于热处理的选区激光烧结
PA12力学性能调控研究
韩壮1李猛2,3曾勇1陈继民1刘秀斌2,3
北京工业大学物理与光电工程学院2.中国航天员科研训练中心3.人因工程全国重点实验室
摘要： 为解决选区激光烧结技术在聚酰胺12 (PA12)材料成形时机械性能较差的问题，自主研制了一种均热-速冷装置。旨在通过改善材料内部的组织缺陷，使其达到材料本征机械性能。经过热处理后的样品常温下性能得到了极大改善，其最大拉伸强度为（57.6±1.9） MPa，断裂伸长率介于293%至297%之间。此外，该材料在高、低温环境中依然保持了良好的拉伸性能，在-80℃时的拉伸强度最高达110.5 MPa，断裂伸长率为22%至25%;+80℃时的拉伸强度则为（53.1±3.3） MPa，断裂伸长率最高达578.6%。经过热处理的具有三周期极小曲面结构样品，在弹性阶段的承载能力均有所提升，增幅最高达19%。其中，热处理后的D型TPMS表现出色，其弹性阶段的最大承载力达7.3 kN，且具有出色的能量吸收性能。 |
增材制造在量产车
内饰件中的应用与效果分析
李浩源、孔苗德、王思倩、王禹剀
吉利汽车研究院(宁波)有限公司
摘要： 随着汽车工业对制造效率和产品个性化需求的提升，增材制造技术（3D打印）已成为研究热点。本文探讨了增材制造技术在量产车内饰件制造中的应用，并分析了其在实际生产中的效果。同时指出了该技术在材料成本、生产速度和规模化生产等方面面临的挑战，并对未来发展趋势进行了预测。研究结果表明，增材制造技术在汽车内饰件制造领域具有广阔的应用前景。 |
FDM增材制造BST/PVDF-ABS
复合材料的正交实验研究
彭铭宇、刘书航、魏子尧、冯晓颖、卢铭鑫、李岱恒、许杰、高峰
西北工业大学材料学院凝固技术国家重点实验室
摘要： 钛酸锶钡（BST）/聚偏氟乙烯（PVDF）基功能复合材料因其出色的介电可调性和机械加工特性而引起了学者的广泛关注。然而通过传统工艺制备BST/PVDF复合材料难以成型复杂形状，极大限制了其应用。本文采用熔融沉积增材制造工艺（FDM）制备BST/PVDF-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（ABS）复合材料，通过正交实验设计探究工艺参数对材料体积变化率、密度、介电性能和力学性能的影响，结果表明打印温度高于240℃后，尺寸稳定性变差，相对密度减小，工艺参数的重要度依次：打印温度＞平台温度＞打印速度，当打印温度为240℃、平台温度为100℃、打印速度为30 mm/s时，BST/PVDF-ABS复合材料具有最佳介电性能和力学性能，其介电常数为11.20，介电损耗为0.0138，抗拉强度为35.03 MPa。本文阐明了打印参数对介电性能的影响机理，丰富了陶瓷/聚合物功能复合材料的制备工艺技术，为设计和制备结构-功能一体化器件提供了技术基础。 |
熔融沉积3D打印参数对PETG-Tough
薄壁不同角度尺寸精度的影响
林文先1周功苗1叶总一2刘文文3陈洁3朱德华1曹宇3
温州大学瑞安研究生院2. 浙江起迪科技有限公司3. 温州大学机电工程学院
摘要： 以熔融沉积成型(FDM)3D打印的聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯薄壁制件的不同倾角度数的尺寸精度作为研究对象设计正交试验，研究层高、挤出温度、回抽距离对FDM 3D打印不同倾角度数尺寸精度的影响，并使用极差分析与方差分析对结果数据进行处理，得到最优的参数组合。 结果表明，挤出温度与回抽距离的变化对尺寸误差的影响很小，层高对不同倾角的影响规律不同：对25°、30°倾角，尺寸误差呈先降低后增大的趋势；对35°倾角，尺寸误差呈先略微增大后降低的趋势；对40°及以上的倾角，尺寸误差呈增大趋势。最后通过试验结果分析了单因素不同水平对不同倾角尺寸精度的影响，得出挤出压力、悬垂距离、材料黏度和走线方式是产生尺寸误差的主要原因。 |
套筒接杆护套小总成
3D打印工艺的研究
谢嘉诚1杨海威2
同济大学汽车学院2. 上汽通用汽车有限公司整车制造工程部
摘要： 动力工具通常带有套筒和接杆，为避免操作工在紧固操作过程中直接接触旋转的套筒和接杆，设计了既安全又便于安装的热塑性聚氨酯(TPU)套筒接杆护套小总成。针对套筒接杆护套小总成，运用SolidWorks和Teamcenter软件进行3D建模与整车环境虚拟评估；利用3D打印技术制备TPU试样，通过正交试验方法分析打印工艺参数对试样硬度和拉伸性能的影响，得到了较为理想的套筒接杆护套小总成3D打印工艺参数组合：打印层高0.2 mm，壁厚1.2 mm，打印温度220℃，打印速度35 mm·s-1。在该优化工艺条件下打印的套筒接杆护套小总成满足使用要求。 |
FDM 3D打印用
ABS材料研究进展
王晓1,2李攀1,2张永超1,2陈荣1郭言朝1周勇1毕晓妹1王浩然1刘娟1
中国重汽集团济南动力有限公司2. 西安增材制造国家研究院有限公司
摘要： 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)作为一种综合性能良好的工程塑料，已经成为熔融沉积成型(FDM)3D打印工艺的主要原材料。但其打印件翘曲变形较大，且力学性能较差，限制了FDM在工业领域的应用。目前，已经有相关研究人员开展FDM工艺的改性ABS材料研究，并取得了一定进展。本课题针对FDM3D打印改性ABS材料的研究进展进行了综述，包括无机填料改性ABS、塑料合金改性ABS、纤维改性ABS以及纳米材料改性ABS。并对FDM 3D打印用ABS材料未来的研究和发展方向进行了展望。 |
3D打印聚乳酸的
改性研究与应用进展
郑思铭1李蔚1杨函瑞1陈松2魏取福1
江南大学纺织科学与工程学院2. 江苏苏丝丝绸股份有限公司
摘要： 聚乳酸(PLA)是一种生物可降解热塑性聚酯，是极有前景的生物基可降解材料之一。PLA具有优异的力学性能、良好的可塑性及生物相容性，是理想的3D打印材料。3D打印PLA材料在多个领域尤其是医用方面有巨大的潜力。然而，PLA固有的脆性和较差的耐热、耐水解性限制了它的应用范围。近年来，学者对3D打印PLA的改性进行了大量研究。 本课题归纳了3D打印PLA的研究进展，分别从共混改性、复合改性、立构复合、涂层法和化学改性这几方面讨论了提高材料性能的原理与方法，并对相关性能进行了分析对比。共混法虽然简单易操作，但不利于材料的均匀化，且有时改性效果不够明显。复合改性向PLA中加入碳基添加剂、金属添加剂、植物纤维等填料，改性同时可赋予3D打印PLA更多功能，但易出现界面不相容等问题。 此外，还有立构复合、涂层法、化学改性等新方法具有重要的研究价值。 在此基础上，结合目前3D打印PLA在实际应用中的发展情况，分析了3D打印PLA仍存在的问题，对3D打印PLA未来的研究方向进行了展望。 |
FDM全彩3D打印的
色彩调控方法研究
张帆、谢双楠、许亚婷、崔坤腾
武汉理工大学机电工程学院
摘要： 传统熔融沉积（FDM）3D打印工艺由于材料的单一性，无法按需成型彩色模型。现有“三进一出”的FDM混色机构，由于色域空间的不同、原材料的色彩偏差及混色机构的差异性采用直接三基色混色方式导致实际打印色彩与理论色彩间存在较大偏差。针对这一问题，基于FDM三基色混色喷头，通过色域空间转换建立色彩与FDM打印工艺间的关系；通过打印实验对转换模型进行线性拟合修正，进而建立面向FDM全彩3D打印的色彩配置库，通过模型颜色与库中颜色的匹配，实现三维模型设计色彩到打印色彩的精确转换。 |
3D打印PETG的
工艺、改性及应用研究进展
尚祖明、胡成女
康辉新材料科技有限公司
摘要： 聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4环己烷二甲醇酯（PETG）由于其优异的性能，可作为一种优选的3D打印高分子材料，备受学者们的青睐。文章对PETG的打印工艺进行了研究，发现打印方向、打印厚度、打印温度、打印速度和填充密度等工艺参数都会对产品的性能产生显著影响，采用纤维、聚合物和石墨烯等共混改性方法对3D打印PETG材料进行改性研究可改善材料的耐疲劳性能、力学性能和热性能等。本课题还对3D打印PETG在生物医学、机械加工和海洋等领域的应用研究以及再生利用的可行性研究进行了详细的综述。最后，文章对未来3D打印PETG的发展前景进行预测，期望能够为3D打印PETG材料的工业化应用提供指导。 |
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