3D打印又叫增材制造。是一种按照电脑辅助设计逐层生产并最终形成完整产品的材料加工方法。随着增材制造技术的不断发展,3D打印已经被广泛应用于生物、医学、电子、建筑以及手工制造等行业。相对于传统制造方法如挤出成型、模压成型等,3D打印技术不仅能够快速成型结构复杂而精细的产品,而且还可以根据不同功能、性能需求选择不同材料进行快速制造。凭借这一优势,3D打印越来越受到人们的重视,越来越多的3D打印产品已经被应用到人们的生活、教学和生产当中。目前常见的几种3D打印技术有熔融层积成型技术、光固化立体成型、选择性激光烧结分层实体制造、数字投影技术、和UV紫外线成型技术等。在这些技术中,FDM技术具有制造简单、成本低廉的优势,发展迅猛。
3D打印用塑木复合材料新技术,由以下原料制备而成:木粉、木质素、竹粉或秸秆粉,及热塑性塑料、偶联剂、相容剂、抗氧化剂、润滑剂、增韧剂和功能助剂。显示复合材料力学性能好、润滑性和流动性优异,有助于3D打印过程顺畅进行,打印件表面光滑,层间粘结力强,耐磨性和韧性优良,解决了聚丙烯等收缩率大、易卷翘导致打印失败的问题;生产成本低;微观结构特点为具有相互连通的孔道,有利于传热传质、透气和反应;重量轻,降解周期可控;还可作为填料、催化剂载体,在过滤、吸附、塔内件等传递过程、透气、反应工程及生物组织工程领域具有潜在应用前景;也适于制作无人机与汽车轻量化配件及循环使用的包装材料。开发聚合物多孔材料是当前材料科学研究领域的一大热点,但目前常规的技术难以制备出具有个性定制的具有复杂结构的多孔材料。熔融沉积成型3D打印机由于打印精度限制,难以打印出微孔结构。使用3DS MAX软件或草图大师等软件设计3D模型,采用仿真模拟软件和高级数值仿真软件模拟,优化设计3D模型填料或催化剂载体的宏观形状和孔洞;使用3D打印塑木复合材料线材,在桌面熔融沉积成型3D打印机中打印出具有可控复杂结构的器件模型,再通过后续处理水或溶剂移除器件模型中的功能助剂,使器件具有微孔结构,最终制备出了具有多级孔结构的器件。得益于3D打印器件、材料的多级孔结构,其在过滤、吸附、塔内件等传递器件、反应元件、生物支架、无人机配件、汽车配件、穿戴件及包装材料领域具有应用价值。在工业过程中,塑木复合材料器件也可作为兼具填料和催化剂载体双重作用的多功能器件。因具有透气、轻便又具有木质外观,在生活中可作为一种环保安全的3D打印饰件使用,也可以作为一种轻量化的多孔塑料应用于汽车、无人机配件、穿戴件和包装材料等领域。材料还可通过调整原料配比,降低成本。通过设计调控孔结构,在所制原型器件遗弃、汽车报废内饰件、快递包装材料有限次循环使用后,连通孔结构有利于自然环境中雨水和细菌对木质部位的进攻形成脆弱点,大大加速本身难以降解的塑料的生物降解速率;也可根据个性定制产品的用途、实际需要,设计孔结构,减缓正常使用过程的降解速率,实现生命周期的可控设计。