賈仕奎，李云云，張向陽，趙中國，陳立貴，朱艷，付蕾

(陜西理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 礦渣綜合利用環(huán)保技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，陜西 漢中 723000)

科技飛速發(fā)展推動生活質(zhì)的飛躍，但質(zhì)變帶來的問題也日漸凸顯，人們對商品要求不再只是滿足其使用價(jià)值，而更趨于產(chǎn)品個(gè)性化和完美化。3D打印這種新興技術(shù)的產(chǎn)生旨在解決“個(gè)人制造”問題，該項(xiàng)技術(shù)有望成為具有實(shí)際意義的工具平臺，進(jìn)而在各行各業(yè)推廣和發(fā)展成為通用的成型工藝。3D打印又稱為快速成型技術(shù)或增材制造(AM)技術(shù)，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)利用金屬粉末或者塑料等可粘合材料，逐層疊加制作三維實(shí)體的一類成型制造工藝，并不斷發(fā)展各種打印技術(shù)的總稱[1-5]。3D打印技術(shù)發(fā)展十分迅速，其應(yīng)用領(lǐng)域從工業(yè)制造業(yè)、建筑工程、航空航天、國防軍事、生物醫(yī)學(xué)拓展到其他諸多領(lǐng)域[2-4]。

目前，一般的3D打印材料應(yīng)具備良好的可加工性和粘結(jié)性，應(yīng)用于某些特殊領(lǐng)域的3D打印材料需具備更加綜合的性能；例如，應(yīng)用于組織工程領(lǐng)域的3D打印材料還需具有良好的生物相容性、組織仿生性和無毒可降解性等[5]。而聚合物兼具良好的可加工性和固有的粘彈性，一舉成為3D打印最熱門和理想的材料，圍繞著聚合物材料開發(fā)了一系列的3D打印設(shè)備及相應(yīng)的打印工藝。當(dāng)前，聚乳酸(PLA)具有優(yōu)異的生物可降解性、生物相容性、收縮率小及不易發(fā)生翹曲而成為最受青睞的聚合物材料之一[6-11]。本文分類概述了3D打印成型工藝的基本原理及其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，系統(tǒng)地綜述了PLA在3D打印中的研究進(jìn)展，論述了3D打印PLA材料在生物醫(yī)學(xué)、機(jī)械制造、鑄造加工、日常生活等領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀及最新進(jìn)展，并對未來3D打印前景進(jìn)行了展望。

1 3D打印成型工藝概述

從本質(zhì)上看，3D打印是一種自上而下，分層制造，逐層堆積的生產(chǎn)制造方法。從原理上看，3D打印工藝均基于離散-堆積成型原理，所謂離散是指利用數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行離散化處理的過程；堆積則是通過工作臺升降實(shí)現(xiàn)由層面到立體的過程。而不同成型技術(shù)異同之處在于聯(lián)系離散-堆積兩個(gè)過程采用不同的工藝規(guī)劃，生成不同運(yùn)動軌跡以及層片之間不同的黏結(jié)方式。

1.1 熔融沉積成型(FDM)

FDM是目前最常用塑料成型工藝，其成型機(jī)理是：在制造過程中，計(jì)算機(jī)程序控制噴嘴位置；加熱熔融絲狀材料，使絲料始終保持熔點(diǎn)(或聚合物熔限)的合適溫度區(qū)內(nèi)，以一定壓力從噴嘴擠出，噴嘴在x-y平面上移動創(chuàng)建所需圖案；當(dāng)一個(gè)層片完成后，噴嘴沿z軸上升一段高度并橫向移動到指定位置后下降到打印下一層的預(yù)定距離繼續(xù)進(jìn)行層面作業(yè)，重復(fù)操作，直至打印終結(jié)，得到三維立體制品[12-17]。

成型優(yōu)點(diǎn)：①無需借助激光等外界條件，不產(chǎn)生光污染，使用和維護(hù)方便;②使用的材料廣泛，例如，PLA、ABS、PC等;③加工損耗小，材料利用率高，成本低。

成型不足之處：①打印精度低，對于建立形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)需要輔助定位和支撐結(jié)構(gòu);②制品力學(xué)性能呈現(xiàn)各向異性，由于采用逐層堆積原理，故而層截面平行方向沖擊強(qiáng)度較低;③層面打印由線及面，因此打印周期較長，加工速度慢，不利于制備復(fù)雜大型制品;④可選擇的熱塑性高分子材料有限，可作為醫(yī)用級高分子材料稀缺，限制FDM在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。Celebi A等[16]通過FDM打印過程中進(jìn)料速率、打印厚度以及填充密度等參數(shù)對最終PLA制品物理力學(xué)影響研究。結(jié)果顯示，平行截面方向機(jī)械性能欠佳；打印速度越快，制品精度越低；同時(shí)制品力學(xué)性能與打印厚度和打印密度具有較強(qiáng)依賴性。張林初等[17]基于打印溫度、層高、填充路徑水平正交實(shí)驗(yàn)結(jié)合極差分析和灰色關(guān)聯(lián)度計(jì)算，發(fā)現(xiàn)對制品拉伸強(qiáng)度和彈性模量影響程度最大的是層高，填充路徑次之，打印溫度影響最??；在打印溫度200 ℃，層高0.1 mm，打印填充路徑XYZ-線條件下，PLA試樣的綜合力學(xué)性能最佳，拉伸強(qiáng)度可達(dá)47.2 MPa、拉伸彈性模量達(dá)1 622 MPa。

FDM對PLA材料使用要求:

(1)熔體黏度適中。鑒于FDM絲狀供料，要求PLA熔融態(tài)應(yīng)具備優(yōu)異流動性。一旦材料黏度過高，則噴嘴擠壓力要求很高，易使噴嘴發(fā)生堵塞；粘度過低，流動性好，但卻易產(chǎn)生流涎現(xiàn)象。

(2)物理力學(xué)性能優(yōu)異。由于材料絲狀進(jìn)給受強(qiáng)迫牽引力作用，易發(fā)生絲斷現(xiàn)象，故而材料應(yīng)具有優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度和韌性。

(3)熱膨脹系數(shù)小、尺寸穩(wěn)定、固化收縮小。由于PLA需要經(jīng)歷高溫熔融擠壓后快速冷卻這一過程，若材料收縮率大，制品內(nèi)部集聚殘余應(yīng)力，將導(dǎo)致發(fā)生翹曲變形甚至出現(xiàn)開裂現(xiàn)象；除此，熱膨脹系數(shù)較大，噴嘴擠出易發(fā)生巴拉斯效應(yīng)。

(4)粘合性好。FDM采用快速冷卻逐層堆積的方式，因而粘合性是制品平行截面方向的抗沖擊強(qiáng)度及耐環(huán)境應(yīng)力開裂等性能決定性指標(biāo)。

(5)熔融溫度低。熔融溫度低可延長打印機(jī)使用壽命，加熱過程中無需預(yù)熱底板，打印制品精度高，熱應(yīng)力小。

1.2 激光選區(qū)燒結(jié)(SLS)

SLS是一種可直接制造近端零件、終端產(chǎn)品的3D打印技術(shù)[18-22]。其成型原理是：首先輥軸撲粉，刮平，預(yù)熱至接近熔融點(diǎn)；然后在計(jì)算機(jī)控制下利用高強(qiáng)度激光進(jìn)行掃描，有選擇性的燒結(jié)出一個(gè)截面，層層疊加，逐層燒結(jié)使上下層之間相互粘合，重復(fù)操作直至制品打印完成，通過壓縮空氣去除多余粉末即可獲得制品。

成型優(yōu)點(diǎn)：①無需支撐結(jié)構(gòu)、應(yīng)用面較廣;②成本低、制造工藝簡單、自由成形，可用于制造大型復(fù)雜構(gòu)件;③選材范圍廣，塑料粉末、金屬粉末或陶瓷粉末等均可用于成型基材;④成型速率快、材料利用率可接近100%。

不足之處：①SLS打印精度低。激光輻射接觸的表面降解現(xiàn)象嚴(yán)重，分散指數(shù)增大，不僅導(dǎo)致塑料制品相應(yīng)的力學(xué)性能顯著下降，同時(shí)制品表面較粗糙，后處理不易;②力學(xué)性能較低。燒結(jié)過程中容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，易產(chǎn)生應(yīng)力松弛發(fā)生形變、出現(xiàn)裂紋，難以滿足高強(qiáng)度制品的成型要求;③需要升溫冷卻，成型工藝時(shí)間長;④易產(chǎn)生顆粒環(huán)境污染。加工粉料出現(xiàn)揚(yáng)塵現(xiàn)象造成空氣污染。

SLS對PLA材料使用要求:

相比較FDM成型技術(shù)而言SLS成型技術(shù)更適合用于PLA纖維及其PLA納米材料。特別是黏度較高的PLA材料宜進(jìn)行SLS成型，可制造個(gè)性化醫(yī)用植入體和工程支架。

1.3 立體光固化(SLA)

SLA基于液體、光敏樹脂在紫外光或激光等光源下的選擇性聚合。其成型的原理是：利用液態(tài)光敏樹脂對光具有敏感性，使光敏樹脂在紫外激光束照射下，從液態(tài)迅速固化形成所需制品[23-25]。

成型一般過程是：用特定波長和強(qiáng)度的紫外激光聚集到光固化材料表面，激光發(fā)出紫外光束在控制系統(tǒng)操作下進(jìn)行規(guī)則掃描，使聚焦點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)動成線，再由線及面微元累積次序固化；完成一個(gè)層面的繪圖打印后，工作臺下降一個(gè)層片的高度，進(jìn)行下一個(gè)層面重復(fù)微元累積次序凝固，層層疊加，粘合緊密，直至打印終結(jié)得到制品。

技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：①發(fā)展時(shí)間長，成型速度快，可以達(dá)到納米級別，顆粒直徑可達(dá)0.025 mm;②無需支撐結(jié)構(gòu)，精確度高，固化程度高，可減少固化模型的收縮率，從而減少固化后變形;③系統(tǒng)分辨率較高，可以打印復(fù)雜構(gòu)件。

不足之處：選材局限性大，必須是光敏樹脂。光敏樹脂對環(huán)境有污染，容易使人體皮膚過敏。樹脂吸水性大，致使薄壁處容易發(fā)生翹曲變形，并且不易對制品進(jìn)行力學(xué)性能測試，只能對制品外觀加以評估。

SLA對PLA材料使用要求:

由于PLA單體的活性較低，不太適合于作為光固化打印材料。未來可通過將光敏劑接枝到PLA低聚物中以適應(yīng)光固化打印技術(shù)。

1.4 分層實(shí)體制造(LOM)

LOM又稱薄層材料選擇性切割快速成型技術(shù)，其工作原理是：按照工藝規(guī)劃的路徑通過激光器發(fā)射激光束，在單面涂有熱熔膠的薄材上切割出一個(gè)模型截面，在計(jì)算機(jī)控制下，送料機(jī)構(gòu)自動送出薄材同時(shí)回收廢料；設(shè)備控制輥軸進(jìn)行熱碾壓，使得上下層薄材粘貼在一起，此步驟結(jié)束后工作臺下降一個(gè)薄材厚度(一般為0.05 mm左右)，重復(fù)上述切割、粘合操作，直至打印結(jié)束去除廢料即可得到所需制品[26-27]。該項(xiàng)工藝巧妙地結(jié)合了增材制造“損耗少”和減材制造“速率快”的雙重優(yōu)勢，最小成型單位為減材制造的截面，而層片間的堆積則是典型的增材制造方式。

成型優(yōu)點(diǎn)：①只需讓激光沿著物體輪廓線進(jìn)行掃描切割，最小成型單位為面，成型周期短;②成型速率快，根據(jù)離散-堆積工藝制造原理，最小成型單位越大，則成型速率越快;③LOM成型無需支撐，可進(jìn)行切削加工，無相態(tài)變化，成型內(nèi)部精細(xì);④打印終結(jié)后廢料易剝離，無須后期層面固化處理，可用于制造大型制品。

不足之處在于：制品打印表面有臺階紋，不易打磨，難以用于制造對表面粗糙度要求高的精細(xì)零件。

LOM對PLA材料使用要求:

LOM打印成型技術(shù)適合用于高黏度的PLA片材或管材，如PLA立構(gòu)復(fù)合物制品，其制品的熔點(diǎn)高于210 ℃，且制品較脆，硬度較高；通常的FDM打印技術(shù)難以成型，通過LOM打印技術(shù)可以成型各種復(fù)雜的PLA立構(gòu)復(fù)合物制件。

1.5 近場靜電紡絲(NFES)

NFES是一種可以直接、高效地制造聚合物納米纖維的成型工藝。近年來該工藝研究應(yīng)用于包括生物醫(yī)學(xué)在內(nèi)的多項(xiàng)領(lǐng)域，在組織工程支架制備、藥物釋放等方面具有獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢[28-29]。其成型原理是：將溶體倒入專用紡絲容器中，與電源正極相連，同時(shí)收集器與電源負(fù)極相接(也可接地)，紡絲過程中一般控制紡絲距離不超過20 mm，使用探針進(jìn)行電紡；由于電場力與熔體表面張力是相反作用力，電場力增大以克服液體表面張力，出現(xiàn)射流現(xiàn)象，在噴射到收集器過程中溶劑會迅速揮發(fā)以保證落到收集器的聚合物會迅速固化定型[28]。因此控制場強(qiáng)的大小可有效控制聚合物射流的伸長變細(xì)趨勢，通過軟件控制運(yùn)行軌跡完成作業(yè)，最終得到聚合物纖維。

成型優(yōu)點(diǎn)：①通過減小紡絲距離而降低了紡絲工作電壓，節(jié)能減耗;②精確控制單纖維的形貌和沉積位置;③同傳統(tǒng)靜電紡絲技術(shù)相比近場電紡打印一維納米結(jié)構(gòu)的纖維具有高比表面積、高孔率，制品在光、熱、電及磁等方面的性能更加突出。

不足之處在于：成型過程較慢，且難以制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)制品。

NFES對PLA材料使用要求：

NFES打印成型技術(shù)要求PLA材料先進(jìn)行溶液化，并具有一定的電離性，一般在PLA材料中添加少量的導(dǎo)電填料或者在PLA鏈段上接枝易極化的單元。為了突破材料的局限性，研究人員對PLA樹脂進(jìn)行共混、后交聯(lián)，支化等方面改性以強(qiáng)化制品材料學(xué)性能；同時(shí)，可通過控制熔融噴頭擠出速率、噴頭長徑比以及壁厚降低巴拉斯效應(yīng)影響[30-32]。

2 3D打印PLA的應(yīng)用

2.1 骨組織修復(fù)支架

醫(yī)學(xué)修復(fù)骨組織缺損的方法是植入骨組織替代物以此重塑骨組織完整性。傳統(tǒng)的方法是先進(jìn)行體外細(xì)胞培養(yǎng)，細(xì)胞分化黏附在支架表面，將支架植入到骨組織缺損部位；隨著細(xì)胞不斷分化，新生組織不斷長出，支架同步進(jìn)行降解，最終新生具有生理結(jié)構(gòu)和功能的人體組織完全替代骨支架；但由于骨損傷區(qū)形狀不規(guī)則，植入材料的形狀難以精確吻合，給傳統(tǒng)方法帶來技術(shù)上的挑戰(zhàn)，而3D打印能夠快速精確成型骨缺損區(qū)組織，極大程度上克服了這一困難[33-34]。PLA利于細(xì)胞的黏附、分化和生長，并隨骨組織的修復(fù)而逐漸降解被人體吸收，適用于3D打印骨組織修復(fù)支架的研究[35-39]。

王松等[37]將聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)和骨基質(zhì)明膠(BMG)與磷酸鈣骨水泥(CPC)復(fù)合制備多孔骨水泥，用于兔腰椎骨缺損修復(fù)實(shí)驗(yàn)研究；術(shù)后無血管損壞等并發(fā)癥，無切口感染現(xiàn)象，多數(shù)動物生理活動正常；利用X射線、Micro-CT等檢測發(fā)現(xiàn)，大約第4周復(fù)合材料與椎體之間界限開始變模糊，第12周左右，復(fù)合材料開始逐漸消失并與周圍組織融為一體；研究表明，該復(fù)合材料具有較好的生物相容性和成骨誘導(dǎo)性，可有效地修復(fù)椎骨缺損問題，為臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。張海峰等[38]以骨髓基質(zhì)細(xì)胞(BMSC)作為種子細(xì)胞，利用3D打印技術(shù)構(gòu)建出孔徑500 μm，孔隙率60%的PLA-HA復(fù)合支架材料，將支架進(jìn)行體外培養(yǎng)再移入新西蘭白兔骨膜囊中，通過掃描電鏡觀察BMSC與復(fù)合材料的黏附能力，利用CCK-8試劑對BMSC增值和毒性精確分析；實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，BMSC在3D打印PLA-HA復(fù)合支架材料上具有良好的粘附性、較強(qiáng)的增殖和分化能力。Gayer C[39]對SLS成型的無溶劑PLA/CaCO3復(fù)合組織工程支架進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)采用3種固有粘度(IV)為1.1,1.9,3.9 dl/g的半結(jié)晶聚乳酸和一種IV為2.0 dl/g的非結(jié)晶PLA與CaCO3微球復(fù)合；研究發(fā)現(xiàn)約為1 dl/g IV對可磨性和融化性能有好處，通過對SLS參數(shù)調(diào)整可在不降低IV情況下制造出低孔率的高強(qiáng)度制品。無溶劑PLA/CaCO3組織工程支架未來具有很大的應(yīng)用潛力，能夠解決大型骨缺損修復(fù)問題，可作為患者特定的骨替代植入物。

2.2 打印醫(yī)學(xué)模型

傳統(tǒng)的外科手術(shù)的判斷、測量以及下刀深度很大程度基于長期操作經(jīng)驗(yàn)，因此，傳統(tǒng)的手術(shù)都具有一定風(fēng)險(xiǎn)性。3D打印不僅可精準(zhǔn)打印醫(yī)療模型，為臨床診斷和手術(shù)治療提供科學(xué)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)提升了手術(shù)的質(zhì)量，降低了患者的痛苦，為每一個(gè)病人量身定制合適的醫(yī)學(xué)模型[40-42]。

Anderson J R[40]利用PLA與其他彈性體材料共混作為基材，通過3D打印制得動脈瘤模型，該動脈瘤模型的建立對于患者病變分析，手術(shù)前診斷和交流以及手術(shù)教學(xué)研討有著巨大貢獻(xiàn)。陳宣煌等[41]，應(yīng)用3D打印材料制備導(dǎo)航模塊實(shí)體，用于輔助60例腰椎患者的腰椎椎弓根螺釘準(zhǔn)確置入脊柱椎，并取得了錐釘準(zhǔn)確率96.84%，優(yōu)良率95%的成效?！?D打印腰椎螺釘數(shù)字化置入技術(shù)”突破了傳統(tǒng)徒手置釘和漏斗法置釘?shù)牡蜏?zhǔn)確率以及臨床經(jīng)驗(yàn)影響手術(shù)成效的限制，克服了C型臂透視輔助置釘?shù)膫鹘y(tǒng)方法中反復(fù)使用X射線透視來確定置釘位置，對醫(yī)生和患者產(chǎn)生較大輻射傷害；同時(shí)手術(shù)耗時(shí)少，剝離范圍減少、出血量和麻醉時(shí)間減少，在很大程度上減輕了患者的痛苦，同傳統(tǒng)術(shù)后相比，該項(xiàng)技術(shù)提升了患者身體恢復(fù)的健康基礎(chǔ)。此外，3D藥物控釋是利用可降解PLA進(jìn)行藥物包裹或與藥物均勻分散制作成具有較大比表面積、特定數(shù)量孔道的微型結(jié)構(gòu)；控釋結(jié)構(gòu)進(jìn)入機(jī)體，藥物分解伴隨聚合物同步降解，藥物勻速緩釋，持續(xù)供給，可有效地調(diào)節(jié)血-藥平衡，從而避免藥物積累引起中毒，維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)。3D打印能夠精確控制釋藥速度、藥劑位置和釋藥量，同時(shí)PLA材料在加工和無毒降解方面的優(yōu)勢，優(yōu)化了治療過程，增加了病人康復(fù)質(zhì)量。給個(gè)性化醫(yī)藥研究提供了新發(fā)展思路[43-44]。

2.3 機(jī)械制造

生產(chǎn)構(gòu)件是機(jī)械制造關(guān)鍵部分，傳統(tǒng)零件加工制造，除加工中心可以生產(chǎn)出精度很高的部件，其余大規(guī)模批量生產(chǎn)一般是在車床進(jìn)行。傳統(tǒng)制造構(gòu)件是車刀與毛坯材料進(jìn)行相對切削運(yùn)動的一種減材成型方法。由于刀具與材料直接接觸，加工過程中出現(xiàn)尺寸磨損，隨著加工構(gòu)件數(shù)量增多，刀具精度逐漸降低，成型制品的精度也不斷降低。而3D打印技術(shù)可以直接精確的批量生產(chǎn)出可使用的零部件，增材成型方式不僅降低了生產(chǎn)周期，減少了損耗，而且加快生產(chǎn)速率，更能滿足個(gè)性化的成型參數(shù)要求。

同時(shí)，3D打印技術(shù)在其他制造業(yè)也嶄露頭角，如打印房屋、打印汽車內(nèi)飾和汽車模型等。2003年，荷蘭宇宙建筑公司加內(nèi)普諾斯教授利用3D打印技術(shù)建造了一棟充滿神秘色彩的莫比烏斯屋。室內(nèi)外設(shè)計(jì)融為一體，無始無終，空間扭曲，天花板與地板相互交錯，挑戰(zhàn)了人們對于傳統(tǒng)房屋的定義。此外，顏景丹等[45]提出3D打印PLA作為一般汽車內(nèi)飾件使用具有可行性，并且對改性后PLA進(jìn)行系列性能測試，發(fā)現(xiàn)PLA經(jīng)玻纖(GF)改性后，韌性明顯提高，彎曲模量和抗沖擊強(qiáng)度達(dá)到工程塑料應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，改性后PLA剛性未損耗，體現(xiàn)一定的剛韌二重性，不僅如此，改性后PLA耐溫性、阻燃性以及對清洗劑等化學(xué)試劑耐抗性均符合要求。

2.4 鑄造中的應(yīng)用

作為一種古老的成型方法，傳統(tǒng)的鑄造工藝包括：砂型、造型、制芯以及補(bǔ)縮系統(tǒng)等，其成本低、工藝靈活性大、易得到大型復(fù)雜制品是鑄造的巨大優(yōu)勢；但面臨的問題也接踵而至，鑄造生產(chǎn)中，模板、芯盒、壓鑄模等制造往往是機(jī)器加工，有時(shí)還需要鉗工進(jìn)行修理，費(fèi)時(shí)耗資，精度不高，尤其是對于一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件而言，本身模型制造就具有很大的挑戰(zhàn)性。而3D打印為鑄模生產(chǎn)提供了高速率、高質(zhì)量、高精度的技術(shù)保障，對于低熔點(diǎn)金屬，可采用石膏型鑄造成型獲得高效率鑄件，與此同時(shí)，鑄件的質(zhì)量也有很大的提高[46-48]。

傅駿等[46]以PLA為基材，借助FDM成型工藝實(shí)現(xiàn)快速熔模鑄造，實(shí)踐表明，通過快速熔模技術(shù)制作的模樣形狀完整、無飛邊毛刺現(xiàn)象、精度高，為鑄造新征程提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。直接3D模具熔模制造可有效解決復(fù)雜模型問題，但不足之處是PLA等塑料雖易脫模，但熔融溫度低，在焙燒脫離時(shí)，必須嚴(yán)格控制溫度。

其他一些3D鑄造方法[47-48]也較常用，如簡單構(gòu)件3D直接打印原型代替木模，其次是直接3D打印砂型，不僅成型快、不出現(xiàn)揚(yáng)塵現(xiàn)象，同時(shí)還解決了型砂分布不均勻?qū)е轮萍霈F(xiàn)毛刺等問題。

2.5 日常生活中的應(yīng)用

基于3D打印技術(shù)，PLA材料在日常生活中以形形色色的打印裝飾品呈現(xiàn)在公眾面前，如掛件、模型等。在鞋類方面，中國鑫達(dá)自主研發(fā)的PLA/TPU線材，被用來做3D打印生產(chǎn)鞋類的原材料，不僅提高了鞋類的體驗(yàn)感和質(zhì)量，而且可以用3D打印來自主設(shè)計(jì)鞋的樣子，主要用在運(yùn)動鞋、休閑鞋等高檔鞋品上[49]。此外，陳軍等[50]采用FDM技術(shù)來加工PLA生產(chǎn)出了擁有平行流道和蛇形流道的燃料電池雙極板，給能源器件的使用后處理的環(huán)?；瘞砹丝尚行浴?/p>

3 總結(jié)與展望

聚乳酸作為一種可持續(xù)發(fā)展的綠色高分子材料已廣泛用于生物醫(yī)學(xué)、日常生活及汽車零部件等領(lǐng)域，但是同傳統(tǒng)塑料相比其耐熱性和韌性差，這在一定程度上限制了其發(fā)展；鑒于該材料的缺陷，國內(nèi)外諸多學(xué)者研究對聚乳酸進(jìn)行共混、復(fù)合改性作為基材借助3D打印成型技術(shù)以此實(shí)現(xiàn)制品高質(zhì)化。通過PLA在3D打印技術(shù)中的研究，不僅改善了PLA的缺陷，同時(shí)賦予了PLA材料多功能化和高性能化等特點(diǎn)。目前，3D打印PLA材料還存在價(jià)格較高，性能難滿足實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)等問題。探究價(jià)格低、性能更優(yōu)異、實(shí)用性更強(qiáng)的PLA復(fù)合材料以及成型工藝的優(yōu)化還需要學(xué)者們不斷地潛心研究，相信未來3D打印將成為主流的塑料加工成型技術(shù)。