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山西增材制造研究院:给3D打印加点“料”

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-11-02 10:20:31   来源:山西日报  浏览次数:2674  
核心提示:正畸牙套、骨骼关节、手办玩偶、珠宝首饰、汽车飞机、游艇火箭、文物石窟或许很难想象,这些生活里常见的一切,很多都可以被3D
       正畸牙套、骨骼关节、手办玩偶、珠宝首饰、汽车飞机、游艇火箭、文物石窟……或许很难想象,这些生活里常见的一切,很多都可以被3D打印出来。在这个3D打印“魔幻”新世界里,万物皆可“打”。

然而比想象更难的,是怎么“打”和用什么“打”——3D打印产品的重要基础,是材料。树脂、金属、陶瓷、石膏、混凝土、复合新材料…..每一种材料都有不同的性能,稍加改变又能发挥另一种潜力。如何研发出更多的新材料,生产制作出更高品质的3D打印产品,是行业内的一大挑战。而在山西,这已经是一个被山西增材制造研究院顺利攻克的难题。

“我们研发出的改性助剂和材料产品,在国内外的3D打印市场上都很有竞争力,是山西制造,也是山西骄傲。”山西增材制造研究院实验室副主任朱岳介绍,3D打印,也被称为增材制造,是一种直接根据计算机图形数据,运用粉末状金属或塑料等各类可粘合材料,通过叠加材料的方法,生成任何形状的物体的技术。

材料在3D打印中的重要性,可见一斑。也正因此,在3D打印领域,有一个形象比喻——3D打印出来的产品,就像是一道色香味俱全的菜肴,用于3D打印的树脂、金属、陶瓷等材料,就像是食材,而帮助材料改变性能的改性助剂,则像是盐和味精等调味料,每一种,都不可或缺。而“食材”和“调味料”,就是山西增材制造研究院的着力点。

“我们目前的研发方向,就是给3D打印再加点‘料’,不断开发高性能3D打印高分子材料系列产品,也就是我们不断在3D打印的‘食材’和‘调味料’方面下功夫。”朱岳所在的山西增材制造研究院,是在全国颇负盛名的3D打印材料研发平台,拥有成熟的3D打印产业链。

聚酰胺(PA),俗称尼龙,碳基合成新材料的一种。在山西增材制造研究院,凭借高品质的成核剂“调味料”,聚酰胺(PA)这一碳基合成新材料,摇身一变,成为聚酰胺(PA)成核剂改性料,开始在3D打印领域大展身手。

“3D打印的原材料不能直接使用,必须通过成核剂等助剂改变性能,变得高强度、高韧性,才能成为真正的3D打印材料,也才能打印出产品。”朱岳介绍,聚酰胺(PA)作为母料,只需要添加千分之一甚至更少的成核剂,就能增强耐温性、刚性、抗冲击性等,让性能得到大幅改变和提升。成核剂也是山西增材制造研究院的拳头产品,具有自主知识产权,处于国内垄断地位,占据了市场的半壁江山。

除了成核剂这一“调味料”,在3D打印市场上,山西增材制造研究院的“食材”也很“能打”。

2019年底,朱岳带领团队自主研发出了3D打印用光敏树脂。这是一种用于3D打印的原材料,特点是打印精度更高、力学性能更好、弹性硬度均可调节,被广泛应用在医学模具、正畸牙套、义齿、珠宝首饰、工艺品等3D打印领域。也正因为光敏树脂的高精度要求,在过去很长一段时间中,只能依赖国际进口,是制约3D打印领域发展的“卡脖子”技术难题。

“以往进口光敏树脂的价格是3000元每公斤,国产性能较好的也要1800元每公斤,我们研发出的光敏树脂可以达到和国际进口相同的性能,但价格降到了十分之一。”

这样高品质、低成本的光敏树脂,出炉并不容易,朱岳带领团队历经近两年时间,从200余种原料中反复试验筛选,不断淘汰对比优化,才最终确定了12种原料,制备组成了各种颜色、力学性能、型号都有的光敏树脂。今年5月,山西增材制造研究院自主研发的光敏树脂正式投产上市。

“在不久的未来,3D打印应该像纸张打印一样普及,不仅是高端制造业领域,大家日常需要的零件、玩具、模型,都可以自主打印。”在朱岳对未来的期待里,3D打印技术将会飞入千家万户。而这,也是山西增材制造研究院的攻关方向。

下一步,山西增材制造研究院将依托3D打印材料研发平台,在碳基新材料方面继续发力,打破更多技术壁垒,培育碳基新材料特色产业,为3D打印加入更多、更好的“料”,为山西省产业结构反转和转型升级贡献智慧和力量。

 
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