第4章　常用打印材料及应用

按照3D打印的基本原理，我们只需要使用相应的材质，就可以打印出与设计几乎一样、实实在在的产品。所以可以在一定程度上说，耗材才是3D打印一切的关键。比如说制作面包，如果使用面粉作原材料，那么打印出来的面包便是可以吃的；而如果使用塑料或石膏等，就只能打印出面包的模型。通过第3章的讲述，我们会发现3D打印技术本身并不是十分复杂，但要和合适的耗材相结合却是一个难点。普通打印机的耗材比较单一，基本上就是墨水和纸张。但3D打印机耗材的种类却五花八门，常见如塑料、胶水、树脂、金属、高分子材料等，而且还必须经过特殊处理。根据打印设备的不同，原材料的外形还不同，有线材、粉材、片材等，并且还存在对一些材料的物理化学特性的不同需求，例如光照时固化反应速度、材料黏度等。

据统计，目前已经研究出并可以在3D打印机上正常使用的材料，大类约有14种，而在此基础上通过组合、演化出107种。这些材料形态上多为线材、粉末或者黏稠的液体，从价格上来看，便宜的几十元每千克，贵的则数万元不等。

虽然在大部分人看来，3D打印技术是一项最近才出现的全新技术，但实际上3D打印技术已经有几十年的历史。自20世纪80年代走向商业化以来，已经在机械加工、汽车制造等行业得到了非常广泛的应用，而在建筑、医疗、文化创意及文物修复等行业也开始逐渐推广。

目前将3D打印材料进行固化成型的方式主要有加热、降温、紫外照射和激光烧结4种。如果从各项技术的成本来比较，熔融挤压式（FDM）无疑是整体成本最低的，因而普及度也最高。如果从材料的角度来看，目前最常用的主要是熔丝线材，材质上主要是以ABS、人造橡胶、铸蜡和聚酯热塑性塑料等为主。除了熔融挤压技术最为经济以外，激光烧结式（SLS）技术是目前3D打印技术中精度最高的，许多医学模型、航空模型就采用该技术进行打印。但从当前的各种实际应用来看，可供3D打印的耗材还并不是很丰富，虽然骨粉、水凝胶、细胞等生物墨水作为耗材的3D打印技术也已被研发并成功试验，然而距离大规模的生产应用也还有比较长的路要走。

本章我们将从材料的角度出发，根据它们的不同分为金属材料、生物材料以及非金属和非生物材料。然后根据其材料特性、应用现状以及发展前景，分别对其进行分析和介绍，以便读者能迅速地对3D打印耗材情况有一个概况性的了解。