醫(yī)療器械工業(yè)設(shè)計精選(九篇)

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第1篇：醫(yī)療器械工業(yè)設(shè)計范文

【關(guān)鍵詞】工業(yè)設(shè)計；現(xiàn)代企業(yè)；應(yīng)用

【Abstract】Based on the connotation and characteristics of industrial design are summarized， analysis of the role of industrial designers in modern enterprises， summarizes the concrete application of industrial design in the modern enterprises， provide a source of energy for the rapid development of modern enterprises.

【Key words】Industrial Design；Modern Enterprise；Application

設(shè)計無處不在，來源于我們的生活，緊密聯(lián)系不可分割。我們?nèi)粘Ｉ钪兴褂玫牟惋嬘镁?，學(xué)習(xí)使用的辦公用品，家庭生活所使用的各類電器，出行旅游的交通工具，工人師傅操作的大型機(jī)械，醫(yī)院的醫(yī)療器械設(shè)備等，它們都隸屬于工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域。隨著近幾年科技水平的不斷提升和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，工業(yè)設(shè)計這個名詞逐漸地受到市場以及各企業(yè)的重視，扮演著愈來愈重要的角色。

1 工業(yè)設(shè)計的內(nèi)涵及特點(diǎn)

1.1 工業(yè)設(shè)計的內(nèi)涵

國際工業(yè)設(shè)計協(xié)會聯(lián)合會關(guān)于工業(yè)設(shè)計的最新定義是：工業(yè)設(shè)計是一種創(chuàng)造性的活動， 其目的是為物品、過程、服務(wù)以及它們在整個生命周期中構(gòu)成的系統(tǒng)建立起多方面的品質(zhì)[1]。廣義的工業(yè)設(shè)計幾乎包括我們生活中的所有設(shè)計的全部內(nèi)容。而狹義的工業(yè)設(shè)計是指針對所有工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計，從社會、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、審美的角度進(jìn)行綜合考慮，既要保證實現(xiàn)產(chǎn)品的功能，又要符合消費(fèi)者購買心理從而達(dá)到美觀，在企業(yè)中還要優(yōu)先考慮加工制造成本等方面的問題。工業(yè)設(shè)計的任務(wù)就是根據(jù)社會需要，充分利用各種材料、技術(shù)條件和科技成果，注重產(chǎn)品與人之間的關(guān)系，在確定外觀質(zhì)量過程中與工程技術(shù)人員密切合作，使產(chǎn)品的物質(zhì)功能和精神功能不斷為消費(fèi)者帶來更大的使用價值和經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 工業(yè)設(shè)計的特點(diǎn)

工業(yè)設(shè)計是一個多領(lǐng)域融合、多個學(xué)科交叉的學(xué)科，它的核心是產(chǎn)品設(shè)計。工業(yè)設(shè)計是一項富含創(chuàng)造性、創(chuàng)新性的活動，通過產(chǎn)品、服務(wù)、品質(zhì)等方便人們生活，促進(jìn)了技術(shù)的不斷創(chuàng)新，同時，增強(qiáng)了社會經(jīng)濟(jì)文化交流。工業(yè)設(shè)計，其中涉及到人機(jī)工程學(xué)、設(shè)計心理學(xué)、設(shè)計符號學(xué)、人體美學(xué)等學(xué)科的知識，重在運(yùn)用。因此，不難想到，工業(yè)設(shè)計與現(xiàn)代企業(yè)是相互聯(lián)系、相互作用的。市場上的大多產(chǎn)品，都是企業(yè)批量生產(chǎn)的，通過企業(yè)產(chǎn)品的市場調(diào)研、產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)、產(chǎn)品測試、批量生產(chǎn)、最后的售后服務(wù)這一流程，每一個階段都和工業(yè)設(shè)計息息相關(guān)，發(fā)揮著不容忽視的作用。

工業(yè)設(shè)計是隨著社會的發(fā)展、科學(xué)的進(jìn)步，人類進(jìn)入到現(xiàn)代社會而發(fā)展起來的一門新興學(xué)科。它的職能和使命是發(fā)現(xiàn)市場需求，從現(xiàn)有物質(zhì)技術(shù)條件出發(fā)，與各相關(guān)方面及專家合作，努力滿足市場需求，并創(chuàng)造市場需求，使工業(yè)產(chǎn)品在物質(zhì)功能和精神功能上以最佳狀態(tài)結(jié)合，適應(yīng)市場需求，努力使消費(fèi)者和制造商雙方都能滿意。它是企業(yè)增強(qiáng)市場競爭力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，是豐富社會物質(zhì)文化生活的一個重要方面。

2 企業(yè)中的工業(yè)設(shè)計師

2.1 工業(yè)設(shè)計師在企業(yè)中的角色

隨著近幾年國家對工業(yè)設(shè)計的重視度漸漸提高，工業(yè)設(shè)計師這個稱呼開始在社會各界傳播開來，嚴(yán)格意義上講，我國目前還沒有工業(yè)設(shè)計師這一職稱認(rèn)證。產(chǎn)品的銷量、滿意度和設(shè)計是分不開的，從產(chǎn)品的開發(fā)到批量生產(chǎn)再到上市，這個過程不是設(shè)計師一個人可以獨(dú)攬的，每個企業(yè)都會有一個專門的部門或者團(tuán)隊負(fù)責(zé)產(chǎn)品的設(shè)計，其他部門積極配合才能實現(xiàn)產(chǎn)品的順利生產(chǎn)。

企業(yè)會不定時的從市場上調(diào)研獲取真實的客戶需求，積極聽取消費(fèi)者的心聲，掌握發(fā)展方向，產(chǎn)品調(diào)研也是產(chǎn)品設(shè)計中重要的環(huán)節(jié)。產(chǎn)品調(diào)研不僅僅是對自身產(chǎn)品的用戶調(diào)查，還包括其他國內(nèi)外競爭產(chǎn)品的對比分析，從而做好產(chǎn)品定位，為產(chǎn)品設(shè)計階段打下基礎(chǔ)。用戶數(shù)據(jù)的收集之后，工業(yè)設(shè)計師不能憑空想象去進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計，材料的選取應(yīng)用、結(jié)構(gòu)的合理性、技術(shù)是否可以實現(xiàn)、在大型加工中模具的開模成本等等，很多時候需要結(jié)構(gòu)工程師、技術(shù)員協(xié)助去完成，不斷的交流溝通有利于產(chǎn)品的實現(xiàn)。前期的大量調(diào)研工作就是從消費(fèi)者的角度為設(shè)計師提品功能、操作環(huán)境、價格區(qū)間等資料，而在產(chǎn)品的批量加工生產(chǎn)上，企業(yè)會希望可以節(jié)省工序，減少材料的浪費(fèi)及加工成本。大多時候我們在大學(xué)期間的所設(shè)計的產(chǎn)品，來源于設(shè)計者本人的想象力，外觀十分漂亮、富含產(chǎn)品語義、功能豐富，但是在實際開模生產(chǎn)中是不能實現(xiàn)或者成本巨高的。遇到這樣的情況會要求設(shè)計師進(jìn)行再設(shè)計，這樣的話會增加人力物力的投入，設(shè)計成本會大大提高，所以學(xué)校的“設(shè)計師”和企業(yè)的“設(shè)計師”是有很大區(qū)別的。

當(dāng)下工業(yè)設(shè)計用到的產(chǎn)品設(shè)計軟件有有犀牛、SOLIDWORKS、Pro/ENGINEER、UG、Alias等等，軟件是設(shè)計師用來表達(dá)設(shè)計創(chuàng)意的工具，考驗設(shè)計師的往往是設(shè)計思維、設(shè)計創(chuàng)意。在高校工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)上，同樣要加大設(shè)計思路、設(shè)計創(chuàng)新的培養(yǎng)。鼓勵積極參與企業(yè)實踐，拓展知識面，重在理論與實際相結(jié)合，這樣可以更好地與企業(yè)人才需求掛鉤。

2.2 工業(yè)設(shè)計師在企業(yè)中的作用

工業(yè)設(shè)計在企業(yè)中的作用是通過工業(yè)設(shè)計師來完成的。美國工業(yè)設(shè)計協(xié)會在對工業(yè)設(shè)計師的定義中指出： 工業(yè)設(shè)計師特別注重人的特征、需求和興趣，對視覺、觸覺、安全、使用標(biāo)準(zhǔn)等各方面有詳細(xì)的了解[2]。工業(yè)設(shè)計師就是把對這些方面的考慮與生產(chǎn)過程中的技術(shù)要求，包括銷售、\輸和維修等有機(jī)地結(jié)合起來。他們是在保護(hù)公眾的安全和利益、尊重現(xiàn)實環(huán)境和遵守職業(yè)道德以及責(zé)任感的指導(dǎo)下進(jìn)行工作的。工業(yè)設(shè)計師設(shè)計的特點(diǎn)是在一定程度地考慮產(chǎn)品的使用功能之外，更加重視使用者的生理和心理需求，在開展設(shè)計時，不只是單純地為產(chǎn)品功能而設(shè)計，而是首先將產(chǎn)品置于人―產(chǎn)品―環(huán)境―社會四者有機(jī)聯(lián)系的系統(tǒng)之中來審視，使產(chǎn)品除了使用功能、技術(shù)性能之外，還具有鮮明的個性特征、舒適的操作體驗，而且可以為使用者帶來自豪感。 工業(yè)設(shè)計師在企業(yè)中受企業(yè)戰(zhàn)略、經(jīng)營、銷售、市場定位以及企業(yè)技術(shù)、工藝、資源等因素的影響，存在一定的局限性。

在國際市場的不斷沖擊下，對于企業(yè)來說更多的是要求向國際化標(biāo)準(zhǔn)看齊，做到在眾多企業(yè)中脫穎而出，就必須融入企業(yè)別具一格的的產(chǎn)品風(fēng)格或某種設(shè)計元素，其實說的就是產(chǎn)品的設(shè)計水平。目前體驗式經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，服務(wù)業(yè)的蓬勃發(fā)展，也為工業(yè)設(shè)計提供了新思路。網(wǎng)絡(luò)購物、在線交易等等圍繞著我們，讓我們的生活更加便捷，APP的應(yīng)用潛力當(dāng)下還未完全開發(fā)出來，市場要求我們設(shè)計師在用戶體驗上斟酌、下功夫，去贏得消費(fèi)者的喜愛。美觀實用的交互式界面設(shè)計已經(jīng)成為設(shè)計界一個熱議的話題，實現(xiàn)人機(jī)完美對話，不再是以前的僅僅實現(xiàn)功能那么單一了。

3 工業(yè)設(shè)計在現(xiàn)代企業(yè)中的應(yīng)用

當(dāng)下更多的企業(yè)開始重視工業(yè)設(shè)計，證實了工業(yè)設(shè)計存在的必要性，但是每個企業(yè)對工業(yè)設(shè)計在企業(yè)中的定位是大不相同的。不難理解，這是由各企業(yè)對工業(yè)設(shè)計的需求度來決定的，同樣，領(lǐng)導(dǎo)階層對于工業(yè)設(shè)計的認(rèn)識也會影響到工業(yè)設(shè)計的地位。

3.1 工業(yè)設(shè)計為現(xiàn)代企業(yè)提供有實效的設(shè)計管理

在以前企業(yè)傳統(tǒng)的設(shè)計幾乎是設(shè)計師承擔(dān)了絕大部分的設(shè)計任務(wù)，但是在今天，市場經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、科技的不斷創(chuàng)新、生活方式的轉(zhuǎn)變等對企業(yè)、對工業(yè)設(shè)計也提出了高標(biāo)準(zhǔn)和高要求。在現(xiàn)代企業(yè)中，特別是一個產(chǎn)品的研發(fā)，不是設(shè)計師或者設(shè)計部門就可以單獨(dú)完成的，需要其他部門的協(xié)助與合作。合理的設(shè)計管理，是企業(yè)提升產(chǎn)品開發(fā)速率和有效質(zhì)量的重要措施，有利于企業(yè)的發(fā)展規(guī)劃。我們可以發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)企業(yè)的產(chǎn)品在一定程度上是具有繼承性的，或者說是連續(xù)性，比如說蘋果手機(jī)其產(chǎn)品設(shè)計延續(xù)了自身的一貫特征，用戶會和上一代產(chǎn)品進(jìn)行對比、討論。

3.2 工業(yè)設(shè)計為現(xiàn)代企業(yè)提供全面的創(chuàng)新服務(wù)

設(shè)計需要創(chuàng)新，為人們生活服務(wù)，可以改變?nèi)藗兊纳罘绞?，企業(yè)也是一樣，需要創(chuàng)新。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，設(shè)計師對周圍發(fā)生的變化會有所察覺，調(diào)研考察市場。根據(jù)獲取的有效信息、深刻分析，對企業(yè)的產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)整，探索企業(yè)的創(chuàng)新道路，才能讓企業(yè)獲取更多的收益。因此，設(shè)計師的創(chuàng)新會間接影響到企業(yè)的創(chuàng)新，這與企業(yè)的決策者、管理層是不可分離的。企業(yè)的創(chuàng)新大多會通過工業(yè)設(shè)計來實現(xiàn)，當(dāng)下市場需求的多樣化，促進(jìn)企業(yè)產(chǎn)品的多元化、設(shè)計創(chuàng)意，為企業(yè)提供了新的發(fā)展空間和方向。根據(jù)實際的市場需求情況，提出合理的市場定位，利用工業(yè)設(shè)計可以提供性價比較高的產(chǎn)品來迎合市場發(fā)展需求，有效地協(xié)調(diào)市場、企業(yè)、消費(fèi)者三者之間的關(guān)系形成“可持續(xù)”。躋身國際家電市場前列的海爾集團(tuán)，牢牢抓住消費(fèi)者的需求，新穎個性的冰箱產(chǎn)品設(shè)計，方便人們?nèi)粘Ｉ畈⒛艿玫綕M足[3]。工業(yè)設(shè)計考慮產(chǎn)品的外觀審美、設(shè)計合理性、使用安全性、操作簡易性等許多問題，具有別樣美的產(chǎn)品往往可以給企業(yè)塑造良好的品牌形象，更多的可以櫧笠蕩叢旄郊蛹壑怠M時，在現(xiàn)實生活中人們往往不會很認(rèn)真閱讀密密麻麻的使用說明書，因此，簡便易懂的人機(jī)界面設(shè)計、產(chǎn)品語義、產(chǎn)品符號愈來愈受到市場的青睞，不僅僅是最新的科學(xué)技術(shù)作為硬件支撐，還有藝術(shù)的完美體現(xiàn)和情感融入。

3.3 工業(yè)設(shè)計為現(xiàn)代企業(yè)提供多方位的形象宣傳

我們在日常生活中，對于一些企業(yè)的品牌形象印象深刻，比如餐飲行業(yè)海底撈、服裝行業(yè)以純、鞋類品牌耐克等等。當(dāng)然，每個企業(yè)給用戶腦海中留下的企業(yè)形象是不同的，但卻是尤為重要。成功的品牌打造，代表著是企業(yè)知名度的提升，預(yù)示著漸漸獲得消費(fèi)者的認(rèn)可，從長遠(yuǎn)利益來講價值很高。打造優(yōu)秀的企業(yè)形象，這不僅僅要求企業(yè)從自身去塑造企業(yè)形象，更需要經(jīng)過市場的檢驗、用戶的檢驗。在宣傳力度上，工業(yè)設(shè)計提供的不僅僅是實際生產(chǎn)的產(chǎn)品，還有宣傳冊、海報、網(wǎng)站界面設(shè)計、APP交互設(shè)計，是現(xiàn)代企業(yè)必須重視的問題。智能手機(jī)時代的來臨，網(wǎng)絡(luò)交易平臺的建立，對各企業(yè)的宣傳提出了新要求。工業(yè)設(shè)計的作用是不容忽視的，設(shè)計方風(fēng)格要和企業(yè)形象始終保持一致，產(chǎn)品的外觀、細(xì)節(jié)、品位等元素必須迎合消費(fèi)者的需求。這樣消費(fèi)者才愿意為品牌去買單。

4 結(jié)論

近幾年，工業(yè)設(shè)計逐漸受到國家和企業(yè)的關(guān)注和重視，工業(yè)設(shè)計在企業(yè)中的應(yīng)用越來越得到認(rèn)可。我國是工業(yè)制造大國，提倡走打造自我品牌的道路，鼓勵企業(yè)大膽創(chuàng)新，引進(jìn)優(yōu)秀的創(chuàng)新型人才，增強(qiáng)自我綜合實力。企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新和品牌塑造，更多地需要借助工業(yè)設(shè)計來實現(xiàn)。工業(yè)設(shè)計就是客戶與企業(yè)生產(chǎn)的紐帶：客戶的需求與產(chǎn)品實現(xiàn)依靠工業(yè)設(shè)計來傳達(dá)給生產(chǎn)企業(yè)，而企業(yè)通過工業(yè)設(shè)計反饋信息給客戶[4]。工業(yè)設(shè)計就像是企業(yè)的得力助手，設(shè)計未生產(chǎn)的產(chǎn)品，研究未實現(xiàn)的功能，給產(chǎn)品的批量生產(chǎn)奠定了良好的基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李剛.工業(yè)設(shè)計的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（12）：117.

[2]程能林.工業(yè)設(shè)計概論[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

第2篇：醫(yī)療器械工業(yè)設(shè)計范文

摘要：

介紹了熔融沉積成型（FDM）原理及所需材料要求，詳細(xì)闡述了國內(nèi)外FDM用丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料、聚乳酸、聚碳酸酯的研究進(jìn)展，展望了其發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：

熔融沉積成型；ABS；聚乳酸；聚碳酸酯

3D打印是一種以設(shè)計的3D模型為基礎(chǔ)，利用打印設(shè)備逐層增加材料來構(gòu)造三維實物的快速成型技術(shù)[1]。它集成了CAD（計算機(jī)輔助設(shè)計）/CAM（計算機(jī)輔助制造）、機(jī)電控制和材料科學(xué)等方面的技術(shù)，被譽(yù)為“第三次工業(yè)革命”的核心技術(shù)。目前比較成熟的快速成型工藝有：光固化立體造型、疊層實體制造、選擇性激光燒結(jié)、熔融沉積成型。與其他快速成型工藝相比，F(xiàn)DM操作簡便，安全無毒，成型效率高，成型設(shè)備價格低，發(fā)展極為迅速。目前FDM系統(tǒng)在全世界已使用的快速成型系統(tǒng)中約占1/3。材料是熔融沉積成型的重要基礎(chǔ)，具有可黏合性的高分子材料是FDM工藝最常用的材料，它的發(fā)展速度制約熔融沉積成型的進(jìn)一步發(fā)展。本文重點(diǎn)介紹了丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料、聚乳酸、聚碳酸酯3類高分子材料用于FDM工藝的研究進(jìn)展，為熔融沉積成型進(jìn)一步發(fā)展提供理論基礎(chǔ)。

1FDM工藝概述

1.1FDM工藝工作原理

首先用加熱裝置將絲狀（直徑約2mm）熱塑性材料加熱熔化，給材料合適的壓力將熔融態(tài)材料從微細(xì)噴嘴（直徑一般為0.2~0.6mm[2]）中擠出，噴頭根據(jù)計算機(jī)設(shè)定的模型截面信息運(yùn)動，將擠壓出的熔融態(tài)絲材涂覆在工作臺的制件基座的指定位置，并快速冷卻固化，一個層面沉積完成后，工作臺按設(shè)定的增量下降一個層的厚度，再繼續(xù)熔融沉積，循環(huán)往復(fù)，直至完成整個實體制造。

1.2FDM材料的性能要求

根據(jù)FDM工藝原理及特點(diǎn)，所用高分子材料應(yīng)滿足以下性能要求[3–5]：①材料的制絲要求高分子材料在使用前，要經(jīng)螺桿擠出機(jī)加工成直徑約2mm的單絲，因此材料必須能夠擠出成型。單絲要求表面光澤、直徑均勻、內(nèi)部無中空，在常溫下應(yīng)具有良好的柔韌性，不會被輕易折斷。②材料的收縮率線材經(jīng)熔融擠出后在工作臺上快速固化，但若成型材料收縮率大，固化時的體積收縮就會在制品中產(chǎn)生更大的內(nèi)應(yīng)力，進(jìn)而使制品翹曲變形，甚至導(dǎo)致制品開裂，以至成形失敗。材料的收縮率是影響制品外形質(zhì)量最重要的因素之一，F(xiàn)DM工藝要求成型材料的收縮率越小越好。③材料的機(jī)械性能絲狀進(jìn)料方式要求料絲具有較好的力學(xué)性能，這樣在摩擦輪的牽引和驅(qū)動力作用下才不會發(fā)生斷絲和彎曲現(xiàn)象。由于料絲在加熱裝置內(nèi)還起到活塞推進(jìn)作用，為提高其抗失穩(wěn)性能，料絲必須具有足夠的彈性模量。④材料的流動性為將熔融態(tài)的絲材從噴嘴中順利擠出，要求所用材料在熔融態(tài)時具有較好的流動性。流動性差的材料產(chǎn)生的阻力大，難以擠出；流動性太好的材料擠出后難以控制，發(fā)生流涎，并造成每一次循環(huán)的起始與停止時，擠出物料不均勻。

2FDM用高分子材料研究進(jìn)展

2.1ABS

ABS是目前使用最多、應(yīng)用最早的高分子打印線材。它綜合了丁二烯、苯乙烯和丙烯腈各自的優(yōu)良性能，具有良好的力學(xué)性能，易加工，廣泛應(yīng)用于汽車、紡織、電子電器和建筑等領(lǐng)域[6]。但ABS也存在一些缺點(diǎn)：較大的收縮率，制品易收縮變形，易發(fā)生層間剝離及翹曲等現(xiàn)象；耐熱變形性較差；打印過程中有異味產(chǎn)生。為改善ABS打印的成型質(zhì)量，國內(nèi)外學(xué)者在ABS改性方面做了很多工作。

2.1.1國外

M.L.Shofner等[7]用VGCFs（氣相生長碳纖維）填充ABS，制備用于FDM工藝的復(fù)合材料，研究了填充VGCFs對ABS機(jī)械性能的影響。結(jié)果表明，加入VGCFs能提高ABS的拉伸強(qiáng)度和模量，但是流動性會變差。美國的Stratasys是世界上最大的3D打印材料公司，它新推出了一款A(yù)BS材料ABS–M30i。與標(biāo)準(zhǔn)的StratasysABS相比，ABS–M30i的力學(xué)性能有較大的提高，并且層間黏合強(qiáng)度大幅提升，擴(kuò)大了ABS的應(yīng)用范圍[8]。Stratasys公司的第2代數(shù)碼ABS2，這種新型材料可通過FDM技術(shù)制備薄壁電子器件，且具有良好的熱穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性[9]。美國3DXTech公司利用多壁碳納米管對純ABS樹脂進(jìn)行改性，制備出新型FDM用ABS材料——3DXNanoESD，可用于打印汽車、電子器件用關(guān)鍵零件，以及需要靜電放電（ESD）保護(hù)的器件。

2.1.2國內(nèi)

仲偉虹等[10]利用短切玻璃纖維對ABS進(jìn)行改性，研究了短切玻璃纖維含量對ABS機(jī)械性能的影響。結(jié)果表明，加入短切玻璃纖維，ABS材料的收縮率變小，解決了ABS制品易收縮變形的問題，同時材料強(qiáng)度、硬度大幅提升，但會使材料韌性變差。加入增韌劑和增容劑很好地解決了這一問題，提高了ABS復(fù)合材料的韌性，從而使短切玻璃纖維改性的ABS材料適合于FDM工藝。方祿輝等[11]將ABS與熱塑材料苯乙烯–丁二烯–苯乙烯共聚物（SBS）進(jìn)行熔融共混，制備用于FDM工藝的功能材料，研究了SBS結(jié)構(gòu)及其含量對ABS/SBS共混物各性能的影響。結(jié)果表明，加入熱塑材料SBS，ABS的流動性明顯提高，韌性變好，低頻下熔體強(qiáng)度高，對剪切頻率依賴變?nèi)?，較好地適用于FDM工藝對ABS材料流動性和力學(xué)性能的要求。聶富強(qiáng)等[12]發(fā)明并公布了一種ABS線材的制備方法。首先將聚丁二烯橡膠剪碎溶在苯乙烯中，然后加入丙烯腈單體和稀釋劑后攪拌成均相，再加入引發(fā)劑，在一定溫度下連續(xù)本體聚合后獲得可用于FDM工藝的ABS。利用優(yōu)化后的制備方法成功制備了ABS，且制備的ABS耐熱性好、抗沖擊強(qiáng)度高。黃旭輝等[13]公開了一種3D打印用ABS材料，材料為核殼結(jié)構(gòu)，核體為改性的ABS材料，殼體為聚砜（PSF）材料。通過將材料制備成核殼結(jié)構(gòu)，材料同時具有ABS的高韌性和PSF的高耐熱性和成型收縮率小等優(yōu)勢，取長補(bǔ)短。在ABS材料內(nèi)添加抗沖擊改性劑來增強(qiáng)材料的彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度，改善力學(xué)性能；利用小粒度的碳纖維增強(qiáng)材料包裹有機(jī)倍半硅氧烷增加材料之間的界面，更好地結(jié)合ABS材料與PSF材料，解決了復(fù)合材料界面結(jié)合力較弱的問題，擴(kuò)大了ABS材料的使用范圍。

2.2聚乳酸

聚乳酸是以玉米或甘蔗為原料，經(jīng)過發(fā)酵制成乳酸，最終轉(zhuǎn)化為聚乳酸[14]。聚乳酸具有良好的光澤性、延展性、降解性、生物相容性，打印的制品硬度好，色彩鮮艷，透明富有光澤，外觀細(xì)膩，打印過程中不產(chǎn)生難聞氣味，是3D打印最好的原材料[15]。聚乳酸的缺點(diǎn)也同樣明顯，其韌性和抗沖擊強(qiáng)度較差，打印制品脆性大，強(qiáng)度較低，尺寸穩(wěn)定性差，不能抵抗溫度變化，當(dāng)溫度超過50℃就會變形，限制了其使用范圍[16–18]。為此，國內(nèi)外學(xué)者做了很多工作來改善聚乳酸的性能。

2.2.1國外

D.Drummer等[19]將磷酸鈣與聚乳酸復(fù)合，通過FDM技術(shù)制備組織工程和頜面外科用材料，研究了噴嘴溫度對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，噴嘴溫度為225℃時，復(fù)合材料的模量為3122N/mm2，力學(xué)性能最好，而溫度為235℃時，所得復(fù)合材料具有最低的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率。德國FKuRKunststoff公司與荷蘭Helian公司合作，制備出用于FDM的高性能PLA材料，該材料通過加入天然纖維來提高PLA的強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性。荷蘭Colorfabb公司最近開發(fā)出兩款新型PLA材料，具有木質(zhì)效果的WoodFillFine和仿竹子的BambooFill。隨后，Colorfabb公司又推出一款獨(dú)特的PLA線材——具有軟木效果的CorkFill。與傳統(tǒng)的木材相比，新型纖維增強(qiáng)PLA材料打印的制品外觀獨(dú)特，具有很好的木質(zhì)效果，并且沒有設(shè)計限制[20–21]。日本JSR公司推出一系列高性能PLA線材，命名為FABRIAL。此系列產(chǎn)品強(qiáng)度高，韌性好，加工過程中不易折斷，制品穩(wěn)定性好，可用于制造最終產(chǎn)品，有效解決了PLA材料打印制品脆性大、強(qiáng)度較低等問題，擴(kuò)展了制品的用途。今后該公司將充實產(chǎn)品種類，推出具有特殊性能的產(chǎn)品，以滿足多種用途需求[22]。

2.2.2國內(nèi)

譚志勇等[23]將一種環(huán)氧類大分子擴(kuò)鏈劑與PLA樹脂進(jìn)行共混，研究擴(kuò)鏈劑用量對PLA相對分子質(zhì)量的影響，以及熱處理時間和溫度對共混物機(jī)械性能和結(jié)晶性的影響。結(jié)果表明：擴(kuò)鏈劑中的環(huán)氧基團(tuán)與PLA中的端羥基、羧基發(fā)生反應(yīng)，PLA的相對分子質(zhì)量大幅提升；選擇合適的條件進(jìn)行熱處理可以使PLA及其共混物結(jié)晶，PLA的強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性均得到了提高。鄢國強(qiáng)等[24]發(fā)明并公布了一種適用于FDM技術(shù)的改性聚乳酸復(fù)合材料，將PLA、擴(kuò)鏈劑、增韌劑、分散劑等經(jīng)高速混合機(jī)混合后，利用擠出機(jī)擠出拉絲得到線材。與純PLA相比，該材料具有良好的柔韌性，同時沖擊強(qiáng)度、耐熱性和斷裂伸長率得到了較大的提高，將該復(fù)合材料用于FDM技術(shù)，成品具有表面光潔、尺寸穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。陳慶等人[25]發(fā)明并公布了一種FDM工藝用聚乳酸材料及其制備方法。該方法利用低溫粉碎混合反應(yīng)技術(shù)改性PLA，改性后的PLA材料機(jī)械性能和熱變形溫度大幅提升，擴(kuò)大了PLA材料的使用范圍。增韌改性后的PLA材料打印溫度為200~240℃，打印過程中材料收縮率小，無氣味，打印過程流暢，制品尺寸穩(wěn)定，富有光澤。

2.3聚碳酸酯

PC是一種分子鏈中含有碳酸酯基的熱塑性樹脂。它性能優(yōu)良，是目前使用最多的熱塑性工程塑料之一[26–27]。PC幾乎具備了工程塑料的所有優(yōu)良特性，抗沖擊性能好、無味、耐高溫、抗彎曲、強(qiáng)度高，此外還具有良好的阻燃特性，可用于FDM工藝制備高強(qiáng)度產(chǎn)品[28]。但PC也存在一些缺點(diǎn)：顏色單一，著色性能不理想；PC中含有致癌物質(zhì)雙酚A，在高溫下會析出，影響人體健康；價格相對較高；打印溫度過高（超過300℃），不適用大多數(shù)的桌面3D打印機(jī)。

2.3.1國外

Stratasys是世界上第一家推出PC線材的3D打印公司。用該線材生產(chǎn)的產(chǎn)品強(qiáng)度高，耐熱性好，最高可耐145℃。隨后，Stratasys公司開發(fā)了工程材料PC/ABS。PC/ABS同時具有PC的高強(qiáng)度以及ABS的高韌性，力學(xué)性能大幅提升，使用該材料配合FORTUS設(shè)備制作的產(chǎn)品性能更佳。隨后，Stratasys公司又推出了Polycarbonate–ISO（PC–ISO）材料。PC–ISO[29]是FDM技術(shù)可采用的材料中強(qiáng)度最高、耐熱性最好的生物相容性材料。它通過γ射線、環(huán)氧乙烷進(jìn)行殺菌并且符合ISO10993和美國藥典塑料VI級標(biāo)準(zhǔn)，具備PC的所有性能，又具有良好的生物相容性，廣泛應(yīng)用于食品包裝行業(yè)及醫(yī)療器械行業(yè)。

2.3.2國內(nèi)

2014年，廣州傲趣電子科技有限公司公布了一種高性能PC線材。此種線材用拜耳公司生產(chǎn)的食品級PC原料制作，可用于FDM工藝。該線材打印過程平臺溫度為120~150℃，噴嘴溫度為255~280℃，流動性好，制品強(qiáng)度高，外觀光澤細(xì)膩，尺寸精度高，不含雙酚A，有效解決了PC材料的致癌問題。2015年，來自上海的3D打印材料制造商Polymaker與先進(jìn)化學(xué)材料開發(fā)商Covestro（前身為拜耳材料科技）聯(lián)手，共同開發(fā)出了兩款專門針對桌面3D打印機(jī)的全新聚碳酸酯3D打印線材——PolymakerPC–Plus和PolymakerPC–Max。這兩款線材經(jīng)過特殊配方已經(jīng)將打印溫度從300~320℃下降到250~270℃，有效解決了PC材料難以用于桌面3D打印機(jī)的問題，打印溫度的降低同時也減少了在打印過程中出現(xiàn)翹曲或變形的可能性。管國虎等[30]公布了一種FDM用芳香族聚酯材料及其制備方法。該發(fā)明首先將芳香族聚酯加入芳香族聚碳酸酯中進(jìn)行共混改性，然后將共混物加工成細(xì)條狀，再用適當(dāng)劑量的電子束輻射使其發(fā)生一定程度的交聯(lián)。該方法保持材料熔融加工性能的同時又達(dá)到了本體增強(qiáng)的目的。改性后的材料抗沖擊性大大提高，使芳香族聚碳酸酯具有更加廣闊的應(yīng)用。

3展望

FDM技術(shù)相對于其他快速成型技術(shù)，由于具有成型速度較快，產(chǎn)品性能好、易清潔，后處理簡單，設(shè)備體積小、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，因而將會有更廣泛的應(yīng)用。經(jīng)國內(nèi)外學(xué)者的共同努力，F(xiàn)DM技術(shù)最常用的ABS、PLA和PC材料的性能大大提高，為FDM技術(shù)的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。目前國內(nèi)有能力生產(chǎn)用于FDM技術(shù)的絲材的企業(yè)較少，且產(chǎn)品較國外有較大差距。因此，今后應(yīng)加大對3D打印企業(yè)的資金支持，鼓勵技術(shù)革新，研發(fā)高質(zhì)量產(chǎn)品，縮小與國外的差距，促進(jìn)我國3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

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