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石膏材料:可打开全彩色3D打印的大门

2017-04-11 09:13
kumsing
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今天的主题是石膏材料在3D打印领域的应用。我国天然石膏矿产资源储量丰富,总储量近600亿吨,位居世界第一,也是化学石膏的制造大国,但是在3D打印领域的石膏材料主要依赖进口。随着我国经济的飞速发展和近年来对环境保护的重视,小编认为3D打印石膏材料的国产化已成为刻不容缓的事情。

石膏的化学本质是硫酸钙。石膏的纵断面具纤维状纹理,并由绢丝样光泽,无嗅,味淡。水泥中加入一定量的石膏,可以提高水泥的强度,在建筑行业中的应用十分广泛。石膏在建筑业中可以制作轻质石膏砌块、石膏板、粉刷石膏以及应用在陶瓷上。

石膏具有微膨胀性,表面光滑饱满,颜色洁白,质地细腻,具有良好的装饰性,从而是用来制作雕塑的绝佳材料。与其他3D打印材料相比,石膏具有以下优势:

1. 精细的颗粒粉末,颗粒直径易于调整;

2. 价格相对较低,性价比高;

3. 安全环保,无毒无害;

4. 材料本身为白色,打印模型可实现彩色,支持全彩色打印。

5. 唯一支持全彩色打印的材料。

以上优势使得石膏材料在3D打印中得以广泛应用。

用于3D打印的石膏材料(图片来源:南极熊)

石膏在医学方面也大有作为。石膏内服经胃酸作用后,能增加血清内钙离子浓度,可以缓解肌肉痉挛。石膏研末外用,还有清热、收敛、生肌的作用,这些医学用途使得石膏在医疗领域中有很大的用途,可以用来3D打印骨骼、牙齿等。石膏材料也可以与其他3D打印材料混搭,制成更优质的复合材料。

下图为ZCorp公司于2005年推出的世界第一台彩色3D打印机Spectrum Z510,主要适用于石膏粉末以及塑料粉末等,打印技术为我们之前讲过的3DP(粘合剂喷射成型),即利用粘合剂将石膏粉末粘结在一起,逐层堆积成三维实体。其特点是成型速度快,可以打印全彩色模型、大型建筑物以及沙盘模型,可用于建筑、艺术、装饰等模型及构件制作。Spectrum Z250的问世,标志着3D打印从单色还是迈向多色时代。

彩色3D打印机Spectrum Z250

石膏材料由于具有成型速度快、实现全彩打印等特点,可用于建筑、艺术、装饰等模型的制作。

利用石膏材料3D打印的建筑模型(图片来源:ZCorp)

利用石膏材料3D打印的全彩模型(图片来源:ZCorp)

石膏在医疗骨折方面的应用也是很广泛的。利用3D打印制作的石膏支架,可以通过三维扫描针对每个病人进行个性化设计,并可依据受伤的严重程度设计。这种新型石膏保护架的优点在于轻便耐用,且可以清洗,有助于皮肤呼吸。除此之外,石膏具有良好的生物相容性,可以用作骨修复材料,也是最早应用于组织修复的材料。

利用石膏材料打印的修复支架

利用3D打印制成的石膏支架(图片来源:3ders.com)

3D打印制作的石膏修复支架(图片来源:南极熊)

石膏材料打印的心脏模型,用来辅助医生在手术前进行模拟演练(图片来源:南极熊)

石膏还可以用于人像的制作,利用三维扫描技术实现人像的快速扫描与打印。运用高强度的复合石膏粉,可以打印出尺寸比例不等的人像。也可以用石膏制作个性化的模具,价格便宜,且易于成形,能够满足人们个性化定制的需求。

对人像进行三维扫描后再利用石膏全彩打印的人像模型

石膏材料打印的人像

利用石膏材料打印的动漫模型

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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