随著(zhe)科技的不斷發(fā)展進(jìn)步，3D打印技術作爲一種(zhǒng)全新的數字化模拟制造技術應運而生并迅速發(fā)展。其中，熔融沉積技術具有設備簡單、工藝潔淨、運行成(chéng)本低且不産生過(guò)多加工殘留物等優點，被(bèi)廣泛應用于快速原型和教育等領域。但現有的熔融沉積材料主要以ABS和PLA等通用塑料爲主，需要針對(duì)工業産品制造開(kāi)發(fā)适合高強度工程塑料等材料的3D打印成(chéng)型技術。

　　中國(guó)科學(xué)院甯波材料技術與工程研究所增材制造重點實驗室許高傑團隊針對(duì)高性能(néng)工程塑料3D打印技術開(kāi)展了一系列研究工作。選取了具有高堅韌度和抗疲勞特性的半晶态尼龍12和高強度聚醚酰亞胺作爲基體，研究了熔體流變特性對(duì)熔融長(cháng)絲燒結特性的影響，對(duì)高性能(néng)工程塑料的3D打印工藝參數、工業可用性進(jìn)行了研究。研究發(fā)現，半結晶高分子具有較好(hǎo)的流變性能(néng)和快速燒結特性，在合适的打印條件下能(néng)夠獲得接近注塑件的力學(xué)性能(néng)。拓展了高溫高強度工程塑料在熔融沉積技術中的應用（Rapid Prototyping Journal, 2017, 23(6), 973–982. High Performance Polymers, 2019, 31(1): 97-106.）。

　　由于熔融沉積層層疊加成(chéng)型過(guò)程産生的空隙會不可避免地降低3D打印産品的機械強度，嚴重制約了熔融沉積技術的應用推廣。研究人員在工藝研究的基礎上，開(kāi)發(fā)了尼龍12/氧化石墨烯、尼龍12/碳纖維複合材料。研究發(fā)現兩(liǎng)種(zhǒng)填料在熔融沉積成(chéng)型過(guò)程中可實現取向(xiàng)分布，不僅有效提高了産品的機械強度（GNPs 7%和CFs 251.1%），還(hái)能(néng)夠對(duì)産品熱導率（提高51.4%）進(jìn)行靈活調控。（Journal of Applied Polymer Science, 2017, 134(39), 45332.; Materials & Design, 2018, 139: 283-292.）。

　　最近，研究人員以聚乳酸（PLA）爲基體，以熱塑性聚氨酯（TPU）爲填料，通過(guò)熔融沉積技術的整個加工流程實現了彈性體TPU原位成(chéng)纖，纖維狀TPU的平均長(cháng)度可以實現從67.24μm到103.72μm的精準調控。同時，TPU成(chéng)纖有效改善了其與PLA基體的界面(miàn)結合力。研究發(fā)現，3D打印形成(chéng)的網格狀TPU可有效補償打印空隙對(duì)打印件力學(xué)強度的弱化效應，使産品的韌性達到甚至超過(guò)注塑水平。該熔融沉積原位纖維技術爲制備高韌性聚乳酸複雜結構零件提供了簡便有效的方法（Macromolecular Materials and Engineering, 2019, 1900107）。

　　以上工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（11574331, 11674335）和甯波市科技局（2016B10005, 2018A610009）的資助。

圖1 共混物熔融沉積成(chéng)型流程圖

圖2 注塑（a）和打印（b）成(chéng)型件中TPU的分布形貌

圖3 TPU含量和分布結構對(duì)制件沖擊強度的影響

　　（納米事(shì)業部/浙江省增材制造重點實驗室 王建業 張一帆）