柔性耗材的3D打印加工工艺概况

从3D打印材料发展过程来看，柔性材料是从普通PLA材料衍生而来的。它拥有硬质材料没有的高韧性、高弹性和可变形性，与人们日常生活、工业应用密不可分。柔性材料一般包括弹性体、凝胶体和软物质材料。当前国内外研究机构依据熔融沉积成型（FDＭ）、立体光固化成型（SLＭ）、直写成型（DIW）等3D成型模式开发出了一系列的柔性耗材和成型工艺，并在生物医疗、组织器官、人工智能、微纳系统等领域得到了广泛应用。

目前，用于3D打印的柔性耗材主要包括热塑性弹性体、橡胶、PDＭS、凝胶等高分子材料。根据耗材的成型难易程度，主要分为熔融挤出型和直写成型两种方式。熔融沉积型的原材料大多是热塑性弹性体或者其改性材料。由于加工筒易、工艺成熟，各类弹性体也是由厂家大批量生产，供用户购买使用。为了获得最佳的打印效果，研究人员往往对原料进行改性。Fei Feng等研究了PLA/TPU体系的力学性能，提出获得最佳力学性能的配比，同时针对提高伸长率和表面粗糙度提出了材料改性的方案。Hao-YangＭi等则是利用TPU/PLA体系下优良的力学性能，对组织工程支架生物相容性和空隙度进行研究，得到了最佳的综合性能。

直写成型的原材料一般是橡胶、凝胶或特殊聚合物。由于这些材料流变性能差，直接加工耗材难度大，因此大多见于各实验室中，通过直写成型一步到位的方式进行3D打印。A.Diaz Nocera等通过成功打印了胶原结构，并提出了从胶原配方及整套成型工艺。Zhao Ｑin等通过直写成型打印了PDＭS仿生材料，模拟了蜘蛛网的力学性能，并提出最佳的受力方式。John Morrow等通过直写成型打印出了硅胶抓手，基本实现了抓取功能。除此之外，研究人员还开发了一些其它工艺技术。M.Landhraf等利用了喷雾打印技术制作了DE基材和电极，Huaishu Peng等则利用片材层压技术制作了软体交互机器人，实现高自由度运动。Patel D K等利用光固化技术制作了光固化树脂，并改进了配方工艺，使得打印的柔性耗材达到1000％的伸长率，远远超出了普通树脂.

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