Page 78 - 《橡塑技术与装备》2023年10期

橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

适用于 3D 打印的工程塑料改性研究进展

陈函，李明谦，劳志超，马秀清 *
( 北京化工大学机电工程学院，北京 100029)

摘要 ： 本文首先分析了 3D 打印技术中熔融沉积成型技术的发展方向，然后介绍了工程塑料用于 3D 打印时存在的主要问题以
及常用的 4 种工程塑料改性技术，最后综述了用于 3D 打印的 3 种工程塑料（ABS、PA 和 PEEK）的改性研究进展，为相关领域
的研究和应用提供参考。
关键词 ： 3D 打印 ；工程塑料 ；改性学
中图分类号 ： TQ320.73 文章编号 ： 1009-797X(2023)10-0030-04
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2023.10.007

0 前言 始采用 FDM 技术打印飞机零部件 [4] （如机身、机翼、
3D 打印技术是近年发展起来的一种可以将数字模 发动机等）。FDM 技术不仅可以适应飞机的复杂结构
型转化为实物的创新型加工技术，具有广阔的应用前 和形状，提高飞机的性能和安全性，还可以缩短制造
景。目前，3D 打印技术所使用的材料主要是高分子材 工期、降低成本。但是，国内的 FDM 技术和设备仍
料，虽易于加工，但是制品力学性能较差，不适用于 需进一步提高打印的精度、稳定性和可靠性，以满足
承受强度和刚度要求高（如汽车、医疗器械和家电等） 航空航天领域的高标准要求。
的领域。因此，开发适用于 3D 打印技术的材料、提 相比于国外，国内的 FDM 技术仍处于较低的水
高材料力学性能，已成为 3D 打印技术发展的关键问 平。为了提升制品的性能和品质，满足更多的工业需
题。为了解决这一问题，通过添加不同的填料或纤维 求，国内的 FDM 技术不仅需要提高设备的打印精度，
的改性工程塑料应运而生，可有效改善高分子材料的 还要提升材料的品质，数据表明，国外打印设备的价
力学性能、扩大 3D 打印技术打印出制品的应用范围。 格是国内的 4 倍左右，而打印材料却是国内的 10 倍以
上。目前，为了缩小与国外的差距，国内的许多机构
1 3D 打印技术 和企业也正在加大对 FDM 技术的自主研发和技术引
目前，适用于工程塑料的 3D 打印技术可以划 进的力度。
分 为 四 种 ：熔 融 沉 积 成 型（FDM）、 立 体 光 固 化 成
型（SLA）、选择性激光烧结（SLS）和分层实体制造 2 工程塑料改性技术
[1]
（LOM） ，其中 FDM 的应用最为广泛。 工程塑料具有优异的性能，但是工程塑料的材料
1.1 FDM 技术简介 特性与 3D 打印的加工工艺间存在着显著差异，主要
FDM 成型过程主要分为两部分 ：挤出过程和沉积 包括以下几方面 ：
过程 [2] ，即通过喷头的加热和压力，将热塑性聚合物 （1）材料流动性差造成打印过程的不稳定性和不
挤出，同时喷头沿设定的轨迹移动，逐层堆积二维片 连续性，影响制品的表面质量和尺寸精度。
层。FDM 技术因具有成本低、易操作、适用材料种类 （2）材料热降解温度低，高打印温度下影响材料
多、材料利用率高等优点，受到广泛的关注，相关研 的力学性能和耐久性。
究涉及医学、航空航天、教学等多个领域 [3] 。
1.2 FDM 技术的发展 作者简介 ：陈函（2001-），男，本科在读，主要从事机械
制造及其自动化方面的学习研究。
随着 3D 打印技术的发展和普及，FDM 技术必将
* 通讯作者
在更多领域得到应用。近年，国内多家航空公司已开 收稿日期 ：2023-05-16

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