特种工程塑料与对应的3D打印机设备及技术发展概况

特种工程塑料是指综合性能较高，长期使用温度在150°C以上的一类工程塑料，主要包括聚苯硫醚（PPS）、聚酰亚胺（PI）、聚醚醚酮（PEEK）等。由于特种工程塑料熔点高，粘度大，一般加工温度都在300°C以上，有的甚至达到400°C，而普通的3D打印温度都是在300°C以下，难以满足高温连续挤出的条件。所以，特种工程塑料零部件制品很少用3D打印成型，更多的是通过注塑和机加工的方式来获得。但是注塑设备和模具费用大，机加工切削废料多，这就造成了不必要的浪费。

在传统的PEEK成型加工过程中注塑工艺和热成型对制品性能影响很大，因而要注意相态转变和聚集态结构与性能的关系，关于这一点很多学者已经专门讨论过。通过调整熔体温度、喷嘴温度、模具温度等来控制制品的结晶速度和结晶度，加上后处理的热处理工艺，都可以有效提高制品的综合性能。还有一些改性过的增强型PEEK村料配比，有助于提高制品的力学性能。由于PEEK材料成型的特殊性，普通的3D打印机不能满足高温和热处理的条件，即便能够提高温度打印制品，制品质量水平也较低。因此，有必要针对性的开展高温3D打印机和高适应性耗材的开发，以适应更加苛刻的材料打印条件，真正实现特种工程塑料的按需化3D打印。

3D打印设备发展至今，已经有20多年的历史。最早的3D打印机出现在上世纪80年代初，起初是Hideo Kodaｍa开发的光固化机型，到1988年发展到熔融沉积机型，随后Stratasys公司于1992年推出商用级的打印机。新的打印设备伴随着新的成型技术而不断涌现，打印功能愈加强大。常用的打印机主要是以打印低熔点塑料为主，包括PLA、ABS等树脂，还有液态型光固化树脂，由于起步较早，这些材料已经得到成熟的应用，并且在各类打印机上打印效果明显，打印精度和性能甚至可以媲美注塑部件。

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