十種你應該知道的熱熔擠出3D列印長絲
當3D科學谷第一次接觸3D列印的時候，也是從桌面級的熱塑擠壓技術開始了解的，當時的列印產品有著明顯的層，顯得表面有些粗糙和笨拙，那時候感覺這技術除了像Stratasys這樣工業級的設備，桌面級的3D列印離與注塑件PK還有很大距離。
然而，隨著近幾年熱塑擠壓材料與設備技術的發展，這項技術大有全面進入最終產品應用領域之勢，不僅是列印質量表面越來越光滑，而且在列印的長絲材料方面，越來越走向複合材料列印，使得這些列印出來的產品擁有了注塑產品都難以達到的工程級性能。本期，3D科學谷特別與谷友分享市場上應該知道的10種3D列印的長絲。
塑料長絲
高分子化學大有可為
雖然很多材料都可以作為熱塑性塑料絲來進行列印，但最常見的是ABS，像樂高積木、圓珠筆這些都是ABS塑料製成的。ABS材料的最大優勢是與注塑件使用的材料是一樣的，這就意味著製造商無需進行強度、耐久性、安全性與其他屬性的大量測試。而隨著3D列印精度的提升，在小批量生產這些ABS產品的時候，3D列印具有比注塑更經濟的優勢。
另外一種廣泛用於熱塑擠壓的材料是聚乳酸，也就是PLA，一般是半透明狀，顏色也是豐富多彩的，通常來說PLA比ABS更加環保，在加熱時不會發出有毒氣體，也更適合進入到學校教育領域。
不管是ABS還是PLA或者其他的熱熔擠出材料，3D科學谷認為一個明顯的趨勢是材料變得更加複合化了，而些技術的背後都來自市場需求的推動。
PolySmooth
來自中國的Polymaker是一家在3D列印長絲領域頗具顛覆能力的高科技企業，Polymaker成立於2012年，在2014年初通過國際上最著名的科技眾籌平台KickStarter推出了三款列印材料，並獲得了聯想之星的300萬美金的投資。如今，Polymaker又成功獲得B輪融資，將進一步鞏固期在高分子熱熔塑料市場上的技術地位。
Polymaker開發了PolySher,能對列印件噴塗特製的酒精氣溶膠，從而消除列印件表面的層狀痕迹，顯著提高表面質量，令列印件變得像注塑件一樣光滑。PolySmooth的定位是達到ABS的機械性能同時又像PLA一樣的容易列印。
圖片：Polymaker的PolySmooth
ProMatte PLA
ProMatte PLA是Polymaker與美國3D印表機製造商Type A Machines合作開發的材料，在保證強韌度和靈活度的前提下，ProMatte還比標準PLA線材輕30%，這一特點也滿足了列印複雜結構的輕型模型的需求。並且列印出來的模型不需要後期處理。
圖片：ProMatte
taulman3D的尼龍
taulman3D是最早將桌面級絲材的3D列印變得有製造意義的一家材料公司。 早在2012年，Taulman 618尼龍材料就使得用戶獲得了比PLA和ABS更輕的列印材料，並且力學性能更強，更耐用。
圖片：Taulman 3D的尼龍材料製品
此後，taulman3D發布了眾多材料，例如Taulman 645，618材料具有更多的工業用途，因為它可以承受苛刻的化學腐蝕和打磨，而且還複合美國食品和藥物管理局FDA的標準。
Kai Parthy
自德國的Kai Parthy在桌面級3D列印材料方面可以說是開創了改變行業材料現狀的先河，他們還開發了木頭和石頭的複合列印材料，使得3D列印的產品不再局限於塑料領域。
Kai Parthy有著4大材料系列，從泡沫材料POROLAY，到薄膜和纖維材料LAY-TEKKKS，以及啫喱狀材料GEL-LAY，還有彈性體與聚乙烯醇（聚乙烯醇）材料LAY-FOMM。
Kai Parthy的最新材料是一種白天看起來是銀色的，晚上又反光的材料，這種奇特的材料適合用在自行車反射器上面。
NinjaTek的NinjaFlex和SemiFlex
可能是業內最柔軟的長絲，NinjaTek的長絲以其質量好，柔軟著稱，NinjaTek屬於FennerDrive，而Fenner Drive的母公司是全球強化聚合物技術的領導廠商之一Fenner PLC。
NinjaTek的熱塑性彈性體（TPE）是專為列印柔性或者彈性3D對象而設計的，具有高彈性、良好耐磨性，以及很強的列印床附著力和層間粘合能力，非常適合各種需要柔性或者衝擊吸收屬性的3D列印項目——比如穿戴服飾、鞋墊、控制按鈕、遙控車輪胎、錶帶等。
圖片：Ninjia Tek材料的產品
SemiFlex是NinjaTek的另一款相對比較硬的材料，可以用來製作卡扣和鉸鏈這樣的產品。
碳纖維增強塑料
通過FDM熔融擠出的方式列印碳纖維需要將碳纖維與熱熔塑料一起列印。在這方面，荷蘭的colorFabb公司的XT-CF20材料裡面含有伊士曼化工的 PETG材料以及20%的碳纖維材料。
3DXTECH也是用伊士曼PETG材料結合高模量碳纖維製成複合材料。PETG這種材料，本身就有很好的延展性，而且它能在承受更高的CF負載的同時保持一定的延展性和抗衝擊性。它能夠很好地粘附在多種構建平台上，同時也具有優異的層粘合，而碳纖維的加入不僅增加了它的剛性和尺寸穩定性。
另外一家公司，Proto-pasta的碳纖維增強材料PLA，一種玉米澱粉提取的衍生塑料和碳纖維複合材料。
圖片：colorFabb材料的產品
PLA可能是最容易列印的，ABS與PETG強度更大，尼龍難以列印，但比起其他材料耐磨性最好。如果要與工業級零件競爭，PEEK應該是理想的選擇，PEEK最強，最耐熱，化學和抗潮濕性能最好。
Markforged和3DXTECH都有尼龍與短切碳纖維混合的長絲，3DXTECH的熱塑塑料的選擇更多包括PLA,ABS,PRTG以及PEEK。另外一家公司，Orbital Composites也開發出了可以列印複合材料長絲的設備，並且還準備在外太空零重力情況下列印。
導電長絲
導電材料，包括Proto-pasta的導電PLA，可用於3D列印功能對象，如LED或觸摸感測器。通常情況下，這些材料具有有限電導率，Proto-pasta的材料具有沿z軸30歐姆厘米的電阻率，在X軸和Y軸上為115歐姆厘米。雖然這樣的導電材料不能給房子供電，但對於LED燈是足夠了。
圖片：Proto-pasta材料的導電產品
滌綸長絲
taulman3D也是滌綸長絲方面的領導者，taulman3D的t-glase為半透明的材料，可以替代PLA和ABS。這種材料在3D列印大型物體方面可以帶來精細的細節。taulman3D還與材料化學發展巨人伊士曼開發了n-vent，這是在伊士曼的PETG共聚酯材料Amphora 1800的基礎上開發的。這種絲的特點是容易列印，而且沒有ABS的有毒氣味。
圖片：taulman3D的t-glase材料產品
伊士曼還與colorFabb合作在伊士曼的Amphora 1800基礎上開發出colorFabb XT line,並在Amphora 3300的基礎上開發出nGen line，這些長絲的特點是具有更高的光澤度且容易列印。
聚碳酸酯
聚碳酸酯是更強的材料。堅韌、耐高溫和透明，該材料提供了一系列的應用，具有強大的機械性能。在這方面，Polymaker和科思創合作開發全新系列聚碳酸酯型3D列印材料，並具有市場領先的工程和功能特性。Polymaker PC-Plus和PC-Max是新系列的前兩種產品。列印溫度從300-320攝氏度降低至適中的250-270攝氏度，並顯著降低翹曲趨勢，從而可實現此類應用。Polymaker PC-Max具有更好的機械特性，特別是韌性顯著增強，因此非常適合機械性能要求嚴格的應用。與現有3D列印材料相比，Polymaker PC具有很強的耐熱特性。此產品可承受超過100攝氏度的高溫，非常適合照明、工程和各種需要在高熱環境下保持良好結構穩定性的應用。Polymaker PC可輕鬆進行磨砂、塗覆或其他方法的後期處理。其他優點包括固有阻燃性、光學透明性和耐化學腐蝕和耐溶劑特性。
生態友好的長絲
以上提到果的許多材料可能非常適合工程級功能性產品的列印，但他們可能對我們賴以生存的環境並不十分友好。即使是可生物降解的材料，如PLA和HIPS只有通過工業降解才更迅速。德國twoBEars看準了環保這一差異化的材料市場，他們只生產由可再生能源提取的可生物降解材料。
另外一家公司3D-Fuel還推出了另外一款被稱為Algae-Fuel(藻類燃料)的新線材，顧名思義，這款線材的生產原料為野生藻類。該線材不僅擁有普通PLA材料所具有的所有屬性，而且擁有很高的蛋白質含量，3D列印的質量很理想。
這種藻類PLA線材是3D-Fuel與ALGIX合作開發出來的。ALGIX在可持續的生物塑料複合材料的製造方面是一位領導者，公司以其創新性地使用水生原料製作出可持續產品的技術而知名。他們最出名的產品就是混合了藻類的塑料樹脂系列產品Solaplast。
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