聚合物 3D 打印：探索该技术的 6 个创新实例

几乎所有行业的公司都在采用聚合物 3D 打印来推动产品设计、开发和生产的创新。

今天，我们通过聚合物 3D 打印来了解近期创新的 6 个示例，以了解该技术如何改变汽车、医疗和消费品行业的公司的游戏规则。

1.定制汽车座椅

开发创新的 3D 打印应用对汽车行业来说并不是什么新鲜事。最近的一个例子来自豪华汽车制造商保时捷。

今年早些时候，该公司推出了利用 3D 打印和格子设计的跑车座椅新概念。

新座椅采用 3D 打印的中央座椅和靠背垫部分，由热塑性聚氨酯（也称为 TPU）制成，是一种柔软的橡胶状塑料。使用这种灵活的材料，座椅可以按 3 个硬度等级进行定制：硬、中和软。

3D 打印区域具有格子状结构，并与塑料外壳粘合，并覆盖有保时捷透气的 Racetex 网状装饰材料。嗯，不是完全 覆盖 – 保时捷叶子，它所谓的“窗板”，露出红色的 3D 打印缓冲层，如上图所示。

对于此应用，这家德国汽车制造商的灵感来自赛车运动，在该领域中，定制的驾驶员专用座椅配件是常态。

3D 打印的全斗式座椅已经可用自 2020 年 5 月起，为 40 名赛道车手。现在，保时捷正在收集客户的反馈意见，将用于开发 2021 年中期的最终上路合法座椅模型。

展望未来，保时捷希望通过个性化的方式将座椅定制扩展到坚固性和颜色之外。座椅适合客户的特定身体轮廓。目前，3D 打印仍然是唯一可以实现这种级别定制化的技术。

2.开发更安全的自行车头盔

体育用品的 3D 打印越来越受到许多消费品牌的关注。其中一个品牌是 HEXR，这是一家在 3D 打印和 3D 扫描的帮助下制造定制自行车头盔的英国公司。

虽然不是第一个采用 3D 打印的自行车头盔，但 HEXR 的首次亮相头盔是第一个使用聚酰胺 11（一种坚韧的尼龙材料）的头盔。

传统上，头盔的内衬是使用发泡聚苯乙烯泡沫 (EPS) 生产的。然而，HEXR 团队认为，定制尼龙自行车头盔比泡沫头盔为骑手提供了更好的保护。为了证明这一点，该公司在速度和加速度测试中将他们的 PA 11 头盔与其他自行车头盔进行了比较。 HEXR 声称，他们的头盔在 40 多个头盔样本中的性能平均提高了 30%。

尼龙头盔成功的关键是其量身定制的蜂窝状设计，其结构可以消散能量。这有助于将能量分散到更大的区域并防止严重受伤的风险。

3D 打印和 3D 扫描齐头并进，使这种设计成为可能。 HEXR 的团队正在使用 3D 扫描到 3D 打印的工作流程，该工作流程结合了移动配件应用程序、EOS 的聚合物选择性激光烧结技术 (SLS) 和来自阿科玛的植物性材料。

根据 HEXR， 3D 打印是为可拆卸衬垫、外壳、带子和其他元素创建蜂窝和复杂空腔的唯一方法。此外，3D 打印不需要模具，这意味着每个头盔都可以在不增加成本的情况下变化。

遵循“没有两个头是一样的，为什么要戴头盔？”的口号，HEXR 相信定制头盔的价值 - 快速发展的 3D 打印技术帮助实现了这一愿景。

3.使用 3D 打印鞍座改善骑行体验

自行车世界似乎特别欢迎 3D 打印技术。一些公司正在重新构想头盔设计，而另一些公司则使用 3D 打印来开发优质的自行车鞍座。

在骑行中，舒适性是最重要的，但大多数车座尚未在舒适性、性能和稳定性之间找到平衡。

3D 打印可以提供帮助的一种方式是通过启用智能设计来提高鞍座的性能和舒适度。

3D 打印技术开发商 Carbon 与自行车公司 Fizik 合作，通过使用数字制造来创新自行车鞍座设计。

通过将 Carbon 的树脂 3D 打印技术（称为数字光合成 (DLS)）与 Fizik 的专业知识相结合，这些公司能够在鞍座内设计和制造多个功能区，并对每个功能区分别进行微调对于特定的机械性能。

这意味着每个区域都有独特的缓冲和机械响应。例如，在引擎盖上踩踏板时，中间提供支撑，后部为更多向后位置提供柔软缓冲。

3D 打印、智能设计和压力映射的结合有助于改善鞍座提供性能优势，例如更轻的重量、透气性和更高的舒适度。

骑自行车的人一直在寻找改善骑行体验和性能的方法，而 3D 打印看起来将成为他们工具箱中的可行解决方案。

4.更智能的滑雪板绑定设计

为了延续我们的运动主题，最近将聚合物 3D 打印和人工智能 (AI) 结合起来，创造了也许是最智能的滑雪板绑定。

在单板滑雪中，固定器提供与滑雪板的直接连接并确保最佳骑行体验，它们需要与骑手的板和风格很好地匹配。

滑雪板品牌 Now 和西班牙 3D 打印公司 Addition 结合他们的专业知识和技能，使世界上第一个由 AI 设计和 3D 打印的装订成为现实。

使用计算机模拟和衍生式设计工具，该团队能够构建一个载荷工况，模拟绑定在激进雕刻和车削过程中承受的压力。

经过数小时的模拟和数据分析，这些公司提出了使用聚合物粉末床融合 (PBF) 技术用尼龙 12 打印的最终设计。

但是，3D 打印和 AI 设计的装订必须提供什么？首先，它比传统装订轻 25%。减轻重量对绑定的响应有积极影响。这意味着绑定允许立即边缘控制，因此，更强大的转弯。

当然，使用3D打印来制作装订并不是一时兴起。事实证明，它是一种制造方法，与在衍生式设计工具的帮助下创建的设计真正匹配。

3D 打印与先进的设计软件相结合，无疑为滑雪板行业更加创新、优化和定制化的产品开发铺平了道路。

5. 3D 打印拭子填补了 COVID-19 测试套件的空白

在遏制 COVID-19 危机方面，病毒检测是诊断和跟踪流行病的关键。但许多国家仍然发现难以提高检测能力，尤其是因为缺乏检测试剂盒——长鼻拭子和处理它们所需的化学品。

3D 打印——尤其是使用树脂——被证明是鼻拭子生产的解决方案之一，因为它们可以快速、廉价和大规模生产。

3D 打印已经证明，当供应链中断或传统制造受限时，它可以用作一种可行的生产方法。

在鼻拭子的情况下，为牙科行业开发的基于树脂的 3D 打印机和材料已适用于鼻拭子的生产。树脂 3D 打印是一种高分辨率工艺，适用于鼻拭子的精细特征。此外，许多牙科树脂 3D 打印机具有经过认证的可立即使用的生物相容性材料。

许多树脂 3D 打印机公司，从 Formlabs 和 Carbon 到 EnvisionTEC 和 Origin，一直在 3D 打印鼻拭子用于 COVID-19 测试，数百万个拭子已经运往世界各地的医院。

3D 打印鼻拭子添加到其他继续短缺的基本用品清单中，包括 3D 打印面罩、呼吸器和呼吸机。 3D 打印可以提供一个独特的机会来解决这些紧迫的需求，并推动整个医疗行业采用数字制造。

6. 3D 打印织物的未来

虽然聚合物 3D 打印已被用于多个行业，但其在纺织领域的潜力尚未完全实现。然而，聚合物专家 Polymaker 和 Covestro 的一项发展可以显着加速 3D 打印在服装中的采用。

直到最近，聚乳酸 (PLA) 等 3D 可打印合成材料还不够灵活和舒适，无法用作纺织品。在大多数情况下，该技术用于时尚行业，以在传统面料上添加刚性元素。

然而，Polymaker 和科思创的新方法可能会改变 3D 打印在纺织和时尚行业的使用方式。

两家公司与3D打印机制造商合作，开发了一种用于3D打印织物的新技术。该技术包括硬件（柔性材料专用 3D 打印机）、TPU 等柔性材料和专门用于织物开发的新设计软件。

这种组合可以生产 2D 织物，通常只有 2 到 5 层厚，然后将其集成到现有工作流程中以创建帽子、鞋子和手套等服装。此过程的主要优势之一是 3D 打印的织物不会产生需要切断和丢弃的多余织物，从而减少浪费。

到目前为止，3D 打印织物基本上只是科学和时尚实验，几乎没有实用价值。 Polymaker 和 Covestro 的最新发展开辟了在纺织品生产中使用 3D 打印的可能性，最终可以将 3D 打印的织物带出实验室和时装秀，并将其带入现实生活中的消费应用中。

聚合物 3D 打印：使公司能够创新

虽然我们已经介绍了 6 个创新 3D 打印应用示例，但这只是冰山一角：聚合物 3D 打印的用例范围正在突飞猛进地增长。

随着聚合物 3D 打印技术的成熟和材料选择的不断扩大，这是利用 3D 打印开发优秀产品并引领行业变革的重大机遇。