Polymaker屈航：3D打印中的先进材料

AMCC2018杭州大会的高峰论坛，“汽车工业增材制造发展论坛”。南极熊3D打印网小编现场聆听了专家们的演讲。下面是现场速记的文字记录。

下面有请我们深度的战略合作伙伴Polymaker共同创始人、市场与销售副总屈航发言。

屈航：谢谢陆总的邀请，也各位来参加我们这个论坛。
    我们公司主要做3D打印材料，3D打印材料种类很多，我们主要是做FDM3D打印材料，也就是热塑性的塑料。其实我本身学的就是高分子材料，从做高分子材料行业的人来讲，汽车制造业是我们这个行业人奋斗的终点，世界上人的日常生活中都会用到塑料，最终塑料用的水平最高的、量最大的就是汽车制造行业。所以能够在汽车制造领域里利用3D打印技术，也利用我们公司在材料方面的一些见解，为汽车行业的发展做一些工作，我觉得也是非常容幸的。

我们公司从现在来看也是一家比较年轻的企业，成立于2012年，目前在国内工厂是在苏州地区，在美国和欧洲都设立了我们自己的分布，主要服务于国外的一些市场，国内主要的销售中心就是在上海。

   

我们现在旗下有两个品牌，第一个是Polymaker，除了传统的材料以外，我们还做了一些尼龙、PC、柔性材料等等，我们主要是希望能够通过这个品牌给广大的爱好者、设计师、工程师提供材料方面的解决方案。另外是Polymaker Industrial是我们去年提出的概念，现在越来越多企业开始尝试用这个技术做小批量的生产，从设计到生产，对于材料的要求也在不断提高，所以专门针对这样的市场，我们开发了这个子品牌。
   
从3D打印材料来讲，其实我们的需求是方方面面的，从尺度来讲，我们从微米级的3D打印材料到可实现厘米级的打印材料，以及到可实现米级别大规模、大尺寸的3D打印材料，我们现在都有研究。从材料方面，除了我们是做聚合物的，除了做塑料以外还有树脂，这是很重要的一块。还有是现在大家非常关注的金属3D打印，比如打印钛合金、不锈钢、铝等等一些金属材料。还有是陶瓷类的3D打印，这也是最近几年兴起的一个新的方向，主要做高精度尺寸的零件。
   
除了讲材料方面，和材料方面匹配度比较高的就是设备，材料和设备一起合作，才能给大家提出更多的、更好的，切合各个行业需求的解决方案。设备也从单喷头到双喷头，再到多喷头，配合不同材料达到不同的效果。因为我们公司主要做材料，所以我从材料方面跟大家说一下现在3D打印中的先进材料。
   
一个方向是讲高性能，高性能方面显而易见，汽车行业的需求是往这个方向走的。比如聚合物里除了汽车上使用的一些材料以外，像PEEK、PPSU、PEI除了汽车以外，航空航天都用的非常多，金属包括钛合金、镍合金等等。从经济性来讲，我们必须要把材料、设备放在一起提出很好的解决方案，这样才能适合大家的使用。

   

（PPT图示）这是我们公司现在做的产品线系列，除了大家广泛使用的PLA，我们和跨国企业一起合作开发了可打印的PC聚碳酸酯，也开发了高性能尼龙材料，这是一系列尼龙解决方案材料。XEV车里面很多部件就是使用了这个尼龙，尼龙本身也有非常好的机械性能，比如高韧性、高强度等等，也给汽车使用带来了可能性。
   
（PPT图示）这是我们公司PLA的产品线，除了最基本的PLA系列之外，我们还研发了增强的PLA，它的材料的韧性和强度达到了ABS的级别，除此之外还有一些发炮的PLA，包括PLA支撑材料。PC系列，聚碳酸酯系列除了了基本501，还有505，我们还为航空公司开发了FR级别，这是在航空航天实验室里做过实验，我们达到了阻燃实验的级别。
   
接下来是尼龙系列，现在有的产品线，比如尼龙6和尼龙66共混，加上纳米黏土增强的尼龙6和尼龙66的共混，以及尼龙12、增强的尼龙12，包括尼龙6、增强的尼龙6。以后也会针对不同的行业，比如汽车有耐厚性的要求，汽车有摩擦次数的要求等等方面，我们会在基本材料基础上再做改性、添加，来适合这个行业的需求。包括某一些生产装配制造业，它们需要防静电材料做工装夹具，我们会在这个基础上继续做研发，来适合不同行业细分的要求。特种材料，比如不同柔性的TPU，我们现在有95A、65D、75D等等，最后也有最基础的ABS。
   
3D打印平时爱好者使用就是打一个漂亮的招财猫或者打印一个小船就可以了，但是如果你进入到一些比较专业的设计师，或者进入到了专业的生产领域，一些专业设计师的使用就需要做一些异型的零件，这个时候支撑材料尤为重要。所以我们针对不同的材料开发了不同的支撑材料，有适合PLA的支撑，也有适合尼龙的支撑，也有适合其他的支撑。随着双喷头、大喷头打印机技术越来越成熟，相信这块应用也会越来越多，也能越来越好符合设计师的使用，也能越来越符合各种行业对于3D打印的要求。

   

PLA技术里面最重要的是防堵头的技术，传统PLA软化温度都在60度左右，所以一般来说进入这个打印头的时候，在进入初期已经开始开始软化，高分子材料在软化初期会形成非常大的膨胀，在喉管里会极具膨胀，进而发生堵头的现象。我们将它线材软化点从60度提高到了140度，使它进入喉管的时候，喉管里温度一般达到八九十度也不至于软化，因此PLA在长时间连续打印上成功率可以是100%。
   
一般来说PLA材料，大家打印主要是因为它的易用性，它的强度包括机械性能达不到汽车、航天等等一些要求，但是在平常消费品里面还是可以使用的。
   
（PPT图示）这是我们和荷兰的一个设计公司做的项目，他们作为一群设计师爱好者设计了这样一个耳机，他们只是向大家发售这个耳机的零件，耳机本身你自己可以去打印。所以这是很好的在消费品方面的案例，这是用强度很高的PLA打印出来的耳机，效果非常好。
   
PC系列产品线，主要是强度比较高，传统PC打印起来比较困难，打印温度一般要达到300度以上，我们在兼容性方面做了调整，一般250度到300度之间的打印机都可以打印PC。PC主要的应用，比如刚才讲的阻燃PC，这是我们和航空公司合作开发的阻燃PC的材料，这个材料完全可以替代它们现有的工艺。现在的航空公司怎么做呢？比如你这个位置上的显示屏外框坏了，如果没有修好这个位置肯定卖不出去，比如这个飞机要等三个月，这三个月之内这个位置就卖不出去，就不能挣钱。同时你可能要等待三个月，让波音或者空客给你把这个件寄过来，然后你再装上去。如果现在有了3D打印技术，我就可以自己买一台打印机，这个件坏了马上可以通过一两天时间打印出来，然后装上去，这个位置还可以卖，对于航空公司来说只要位置能卖出去就能持续挣到钱，不然这个位置是浪费的。所以这是基于航空公司一个真实的案例。

   

（PPT图示）这个材料重点向大家介绍一下，也是我们在2017年获得TCT大奖的材料，叫PolyCast，是做快速铸造件的一个方式，是很低成本的，很经济的，铸造金属件的一个方法。主要的方法是把PolyCast打印成一个件之后，它的表面可以抛光，不像一般的有层纹。可以通过究竟抛光的方式把表面抛的很光洁，做翻模铸造的时候还有一个好处，这个材料灰粪非常低，在充分燃烧之后基本不剩下灰粪。而且成本比较低，周期也比较短，一般来说用失蜡的铸造，没有一个月生产周期做不出来。而这个一两天时间可以打印出来，迅速放到制造厂里就可以铸造出产品。
   
（PPT图示）这是一个实际用PolyCast案例，是做帆船上的零件，是一个异型件，使用了这个材料之后大大缩短了他向客户交付的周期，也降低了成本，现在他已经在大规模使用这个材料，来为他的客户提供服务。
   
（PPT图示）接下来比较重要的是尼龙系列，主要用在XEV车型系列材料。它的特点是在材料力学性能上都是在表格最上面，Polymaker材料都是在表格最上面，也就是它的物理属性是最好的。
   
（PPT图示）也借用一下陆总的照片，这是一个非常经典的案例，利用这个材料完成了XEV汽车生产材料方面的需求，也就是刚才嘉伟刚才讲的，比传统行业实现了更低成本以及更短的研发周期。
   
大家一定不要很简单去想3D打印，平时在我们打印机把它打出来，这个样子它怎么做汽车呢？我跟很多朋友聊的时候，他们也觉得这是一个假消息，我平时自己用过的打印机根本不可能打出汽车，我不相信的。其实在这个方面，如果要做这样一辆汽车的话，3D打印技术是一个成形的基础，在之后还要做很多的表面处理，还要抛光、上油漆，它的打印机和平时用的桌面小打印机长相也是完全不一样的，它可以操作很大市寸的模型，可以操作很多种不同的材料。所以一般爱好者、玩家们千万不要想象成你桌面上的那个东西，这是我们经过好长时间的实验和具体去打印来实现的效果，这是一个非常非常真实的，而且也马上要进入到千家万户的一个案例。
   
（PPT图示）我们在做材料过程中，17年也获得了一些比较重磅的国际性大奖，我们在未来也会继续努力，为所有的行业，包括汽车行业提供更多更好的材料，大家如果有兴趣可以联系我们这几位同事，他们分别负责技术和商务咨询。
   
谢谢大家。

主持人：非常感谢屈总对于材料精彩地介绍。其实3D打印以后的效率提升，主要就是材料端，新的材料有新的配方之后，打印机才能对新材料、新配方做定制化的优化，这是效率提升的根本。所以他们每一年在同一材料上面都会做多次的迭代，每一次迭代都有一个目标性，一个是让原来特别不容易打的东西，和特别不容易打的方式，现在可以以更简单、更易入的方式打出来，或者把原来可以打出来的效率提高。而且他们的尼龙材料和外面普通的尼龙材料有区别，他们是专项的面向汽车级别的材料特性去单向设计的一个材料，是夹层增强性的尼龙，所以都是奔着大规模汽车级的生产去做的。

南极熊备注：北京威控睿博是Polymaker材料在中国的总代理