導(dǎo)讀:根據(jù)SNS Insider的研究報(bào)告顯示,2022年3D打印可穿戴設(shè)備市場(chǎng)的估值達(dá)到了39.6億美元。2022年至2030年預(yù)計(jì)將以9.7%的復(fù)合年增長(zhǎng)率快速增長(zhǎng),到2030年市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到83億美元。
由于市場(chǎng)參與者日益重視制造3D打印可穿戴產(chǎn)品,預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年內(nèi),3D打印可穿戴設(shè)備市場(chǎng)將經(jīng)歷顯著的增長(zhǎng)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,制造商能夠創(chuàng)造出功能更強(qiáng)大、更加個(gè)性化且成本效益更高的創(chuàng)新型可穿戴產(chǎn)品。
可穿戴技術(shù)產(chǎn)品通常稱為可穿戴設(shè)備、智能穿戴產(chǎn)品、活動(dòng)追蹤器或時(shí)尚電子產(chǎn)品,用于娛樂(lè)、導(dǎo)航、健康和醫(yī)療保健監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。這些設(shè)備可以緊貼手腕皮膚,或是搭配背心、鞋類、頭飾和耳飾等各種服飾使用。此外,該技術(shù)還被大量應(yīng)用于音頻產(chǎn)品,以及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備中。 3D打印解決方案為可穿戴技術(shù)制造商提供了廣泛的機(jī)會(huì),使他們能夠更快速、更深入地進(jìn)行創(chuàng)新。增材制造技術(shù)不僅消除了模具成本和縮短了交付時(shí)間,還支持這些復(fù)雜組件的快速設(shè)計(jì)迭代和評(píng)估,能夠交付具有最終產(chǎn)品外觀、觸感、質(zhì)量和機(jī)械特性的功能原型和最終用途部件。例如,它能制作出完全根據(jù)特定用戶需求定制的可穿戴設(shè)備。
目前,3D打印塑料材料已經(jīng)可用于各種生物相容性工程聚合物和彈性體,這些材料不僅具備柔軟性、耐用性、剛性、韌性和穩(wěn)定性,還擁有透明性、優(yōu)良的外觀和質(zhì)感等特性,非常適合用來(lái)生產(chǎn)所需部件。材料創(chuàng)新并不止于此,還提供了耐熱性、防水性以及其他廣受歡迎的品質(zhì)。
然而,并沒(méi)有哪一種材料是萬(wàn)能的。隨著3D打印領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展和精準(zhǔn)解決方案的出現(xiàn),人們對(duì)于理解材料以及相關(guān)打印技術(shù)的工作原理的的需求越來(lái)越迫切。
掃描上方二維碼,下載《生物相容性3D打印塑料及其特殊特性和應(yīng)用》指南。
在深入介紹之前,熟悉用于處理本指南中所涉及材料的3D打印技術(shù)可能會(huì)有所幫助。因此,以下簡(jiǎn)短的概述將幫助您快速掌握這些技術(shù)及其相關(guān)術(shù)語(yǔ)。
- 立體光固化成型技術(shù)(SLA)通過(guò)使用光固化樹(shù)脂來(lái)打印物件,這一過(guò)程稱為光聚合,這是最精確的3D打印方式之一。
- 與其密切相關(guān)的是FIGURE 4技術(shù),此技術(shù)采用投影,而非激光。
- 尤其適用于快速原型制造和小批量部件生產(chǎn)的是選擇性激光燒結(jié)技術(shù)(SLS)等增材制造(AM)技術(shù)。SLS采用激光器作為能源來(lái)燒結(jié)塑料粉末,使材料結(jié)合在一起形成一個(gè)堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)物。
- 單噴頭多噴嘴打印 (MJP) 使用類似于噴墨打印的技術(shù),但是通過(guò)逐層累積光固化樹(shù)脂或澆鑄蠟來(lái)構(gòu)建部件和具有精細(xì)特征細(xì)節(jié)的模具。
本指南將向您展示如何將特定材料和技術(shù)用于原型制造、搭橋制造和大規(guī)模定制。
本指南采用了實(shí)用的方法,根據(jù)符合生物相容性要求的塑料材料的具體特性和常見(jiàn)的比較標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)這些材料進(jìn)行分類。我們將這些材料分為幾個(gè)類別,包括彈性材料、剛性材料、堅(jiān)固耐用材料、透明材料,以及耐高溫的生物相容性材料。
在各個(gè)用途類別中,不同的材料需要依靠不同的打印工藝,并且它們?cè)谠椭圃旌蜕a(chǎn)方面各自具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。此外,還有許多材料既適用于原型制造,也適用于生產(chǎn)應(yīng)用。為了方便理解,在整個(gè)指南中,我們會(huì)注明這些材料分別適用于哪些應(yīng)用場(chǎng)景,包括原型制造與生產(chǎn)。
01 彈性
1.1 類橡膠-擁有高撕裂強(qiáng)度和出色延展性的部件 特性:
- 耐用
- 耐磨且抗撕裂
- 出色的細(xì)節(jié)和表面光潔度
- 良好回彈能力
- 長(zhǎng)期穩(wěn)定性
適用于: - 具有類橡膠特性的功能性原型 - 最終用途部件的小批量到中批量直接制造 ▲Figure 4® RUBBER-BLK 10 具有高撕裂強(qiáng)度的出色延展性的材料,適用于生產(chǎn)堅(jiān)硬的類橡膠部件。經(jīng)測(cè)試,滿足 ISO10993-5 和 ISO10993-10 規(guī)定的生物相容性要求。 ▲Figure 4® RUBBER-65A BLK 具有邵氏 65A 硬度和高斷裂伸長(zhǎng)率的中等撕裂強(qiáng)度、生產(chǎn)級(jí)品質(zhì)橡膠經(jīng)測(cè)試,滿足 ISO10993-5 和 ISO10993-10 規(guī)定的生物相容性要求。
1.2 原型制造彈性體-中等硬質(zhì)類橡膠 特性:
- 類橡膠
- 優(yōu)異的壓縮特性
- 高伸長(zhǎng)率
適用于:
- 傳感器墊
- 鏈帶和表帶
- 擋風(fēng)雨條
- 密封件和墊片
- 橡膠密封圈
- 手柄和把手
▲VisiJet®M2E-BK70黑色硬質(zhì)彈性體,具有高達(dá)70的邵氏A型硬度和壓縮后出色的回彈性,與ProJet MJP 2500 Plus搭配使用。經(jīng)測(cè)試,生物相容性通過(guò)美國(guó)藥典(USP)第六類認(rèn)證。
02 剛性
2.1 剛性硬質(zhì)塑料-帶來(lái)耐用模制塑料的外觀和觸感 特性:
適用于:
- 快速原型制造
- 功能裝配件
- 卡扣組件
- 消費(fèi)性電子組件
- 鉆孔/攻絲應(yīng)用
- 用于真空鑄造的母模
▲Figure 4®PRO-BLK 10具有顛覆性的熱塑塑料類機(jī)械特性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性的生產(chǎn)級(jí)材料。經(jīng)測(cè)試,滿足ISO10993-5和ISO10993-10規(guī)定的生物相容性要求。 ▲Figure 4®Rigid White適用于當(dāng)天生產(chǎn)出部件的不透明白色生產(chǎn)級(jí)品質(zhì)剛性塑料。此材料所生產(chǎn)的部件具有光滑表面光潔度、長(zhǎng)期穩(wěn)定性、耐久性,并呈現(xiàn)出潔凈的白色。經(jīng)測(cè)試,滿足ISO10993-5和ISO10993-10規(guī)定的生物相容性要求。 ▲Figure 4®Rigid Gray可長(zhǎng)期使用的高對(duì)比度灰色塑料部件,擁有均衡熱特性和機(jī)械特性。經(jīng)測(cè)試,滿足ISO10993-5規(guī)定的生物相容性要求。 ▲Accura®AMX™Rigid Black具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性的生產(chǎn)級(jí)品質(zhì)立體光固化成型技術(shù)樹(shù)脂,適用于嚴(yán)格要求機(jī)械性能和出色表面光潔度的大尺寸塑料部件。經(jīng)測(cè)試,滿足ISO 10993-5規(guī)定的生物相容性要求。 ▲Accura®ClearVue高透明度無(wú)色塑料,具有高耐用性和防水性。經(jīng)測(cè)試,生物相容性通過(guò)美國(guó)藥典(USP)第六類認(rèn)證。 ▲VisiJet®CR-WT 200不透明的白色塑料,與ProJet MJP 5600系列搭配使用,打印的部件外觀和觸感與注塑成型塑料相似。經(jīng)測(cè)試,生物相容性通過(guò)美國(guó)藥典(USP)第六類認(rèn)證。 ▲VisiJet®CR-BK剛性黑色材料,與ProJet MJP 5600系列搭配使用,打印的部件外觀和觸感與注塑成型塑料相似。經(jīng)測(cè)試,生物相容性通過(guò)美國(guó)藥典(USP)第六類認(rèn)證。 ▲VisiJet®CR-CL 200具有中等柔性的剛性透明塑料,與ProJet MJP 5600系列搭配使用。透明涂層可提高此材料的透明表面光潔度。經(jīng)測(cè)試,生物相容性通過(guò)美國(guó)藥典(USP)第六類認(rèn)證。
2.2 高剛性塑料-高剛度工程塑料 特性:
適用于:
- 功能原型制造和模具應(yīng)用
- 要求剛度且耐高溫和/或防水的應(yīng)用
- 最終用途的外罩、連接器、外殼和緊固件
- 具有高清細(xì)節(jié)的部件
▲Figure 4®MED-AMB 10剛性琥珀色材料,具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性,適用于要求生物相容性、半透明和/或耐熱性的應(yīng)用。經(jīng)測(cè)試,滿足ISO10993-5和ISO10993-10規(guī)定的生物相容性要求。 ▲Figure 4®MED-WHT 10剛性白色材料,具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性,適用于要求生物相容性和/或耐熱性的應(yīng)用。經(jīng)測(cè)試,滿足ISO10993-5和ISO10993-10規(guī)定的生物相容性要求。 ▲VisiJet®M2R-TN不透明棕褐色材料,與ProJet MJP 2500 Plus搭配使用,非常適用于要求剛性、精細(xì)細(xì)節(jié)和長(zhǎng)期穩(wěn)定性的高溫應(yīng)用。經(jīng)測(cè)試,生物相容性通過(guò)美國(guó)藥典(USP)第六類認(rèn)證。 ▲VisiJet®M2S-HT90堅(jiān)固、剛性、透明材料,與ProJet MJP 2500 Plus搭配使用,適用于要求耐90°C高溫的應(yīng)用。經(jīng)測(cè)試,生物相容性通過(guò)美國(guó)藥典(USP)第六類認(rèn)證。 ▲VisiJet®M2S-HT250堅(jiān)固、剛性、半透明材料,具有同類最佳的熱變形溫度(250°C),適用于高溫環(huán)境中的功能性測(cè)試。經(jīng)測(cè)試,生物相容性通過(guò)美國(guó)藥典(USP)第六類認(rèn)證。
03 堅(jiān)固耐用 3.1 硬質(zhì)塑料-堅(jiān)固準(zhǔn)確的功能性部件 特性:
適用于:
- 快速原型制造
- 功能裝配件
- 卡扣組件
- 消費(fèi)性電子組件
- 工具和把手
▲Figure 4®Tough 60C White用于生產(chǎn)可長(zhǎng)期使用部件的白色塑料,具有出色的抗沖擊強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和抗張強(qiáng)度。經(jīng)測(cè)試,滿足ISO10993-5和ISO10993-10規(guī)定的生物相容性要求。 ▲Figure 4®Tough 65C Black用于制造可長(zhǎng)期使用部件的黑色塑料,具有出色的抗沖擊強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和抗張強(qiáng)度。經(jīng)測(cè)試,滿足ISO10993-5規(guī)定的生物相容性要求。 ▲VisiJet®M2R-WT具有中等韌性的不透明剛性塑料,與ProJet MJP 2500系列搭配使用。經(jīng)測(cè)試,生物相容性通過(guò)美國(guó)藥典(USP)第六類認(rèn)證和ISO 10993認(rèn)證。 ▲VisiJet®M2R-CL具有中等韌性的透明剛性塑料,與ProJet MJP 2500 Plus搭配使用。經(jīng)測(cè)試,生物相容性通過(guò)美國(guó)藥典(USP)第六類認(rèn)證和ISO 10993認(rèn)證。 ▲VisiJet®M2R-GRY高對(duì)比度灰色塑料,與ProJet MJP 2500 Plus搭配使用。經(jīng)測(cè)試,生物相容性通過(guò)美國(guó)藥典(USP)第六類認(rèn)證。
3.2 耐用塑料-堅(jiān)固準(zhǔn)確的功能性部件高模量、耐用材料 特性:
- 堅(jiān)固耐用
- 高伸長(zhǎng)率
- 耐化學(xué)性
- 低吸濕性
- 長(zhǎng)期穩(wěn)定性
適用于:
- 堅(jiān)固耐用的功能裝配件和原型
- 卡扣連接和活動(dòng)鉸鏈
- 外殼和外罩
- 短期生產(chǎn)
- 制造輔助工具、夾具和固定裝置
▲Accura®AMX Durable Natural生產(chǎn)級(jí)品質(zhì)樹(shù)脂,具有高韌性、高伸長(zhǎng)率以及卓越的表面光潔度。經(jīng)測(cè)試,滿足ISO 10993-5規(guī)定的生物相容性要求。 ▲DuraForm®ProX®PA多用途聚酰胺材料??蓪?duì)演示部件進(jìn)行加工和上漆的。經(jīng)測(cè)試,滿足ISO10993-5和ISO10993-10規(guī)定的生物相容性要求。 ▲DuraForm®PAx Natural尼龍共聚物,可實(shí)現(xiàn)與注塑成型塑料相似的特性,具有高抗沖擊性和高伸長(zhǎng)率。經(jīng)測(cè)試,滿足ISO10993-5、ISO10993-10和ISO 10993-23規(guī)定的生物相容性要求。
04 透明
4.1 高透明度塑料-高透性透明樹(shù)脂 特性:
- 類聚碳酸脂
- 水色透明或染色
- 優(yōu)異的防潮/防濕性能
適用于:
- 可視化模型
- 卡扣裝配件
- 燈罩、外殼和反射器
- 鏡頭和導(dǎo)光管
- 包裝
▲Accura®ClearVue高透明度無(wú)色塑料,具有高耐用性和防水性。經(jīng)測(cè)試,生物相容性通過(guò)美國(guó)藥典(USP)第六類認(rèn)證。 ▲VisiJet®M2R-CL具有中等韌性的透明剛性塑料,與ProJet MJP 2500 Plus搭配使用。經(jīng)測(cè)試,生物相容性通過(guò)美國(guó)藥典(USP)第六類認(rèn)證和ISO 10993認(rèn)證。 ▲VisiJet®CR-CL 200具有中等韌性的剛性透明塑料,與ProJet MJP 5600系列搭配使用。透明涂層可提高此材料的透明表面光潔度。經(jīng)測(cè)試,生物相容性通過(guò)美國(guó)藥典(USP)第六類認(rèn)證。
4.2 透明耐熱塑料-耐高溫透明樹(shù)脂 特性:
- 耐熱性
- 半透明、水色透明或染色
- 防濕/防潮性
- 準(zhǔn)確度高
適用于:
- 消費(fèi)電子產(chǎn)品
- 燈罩、外殼和反射器
- 鏡頭和導(dǎo)光管
- 外殼和外罩
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接下來(lái)將做什么?
3D Systems的材料科學(xué)家一直致力于通過(guò)開(kāi)發(fā)更多材料選項(xiàng)來(lái)提高增材制造的能力。我們不斷在擴(kuò)大材料選擇以助您實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新,您可繼續(xù)關(guān)注本指南的更新。
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