用于3D打印制作钛制品的复合丝材及制备方法

3D打印技术是目前热门的制造成型技术，与传统的成型技术相比，3D打印技术主要具有以下优势：可用于复杂形状零件以及梯度功能材料的加工，且成型过程中不需要模具等专用辅助工具，打印成型后的后续处理工序较少甚至没有后续处理工序，能根据用户的需求实现定制生产等。由于具有上述技术优势，该技术的应用范围十分广泛，受到了极大的关注。由于钛合金具有强度高、耐蚀性和生物相容性好等优势，钛及其合金被称为“21世纪金属材料”。由于钛合金易加工硬化、熔点高、易氧化、塑性和导热低等原因，使得其加工成型困难。粉末注射成型(PIM)虽然能解决其成型难问题，但该工艺需要专用模具，而模具本身的制作难度大、成本高，这无疑会大大增加钛合金制品的生产成本。将3D打印技术应用到钛制品成型上，不仅能很好地解决钛制品成型困难的问题，而且不需要模具，能自由成型，可大幅度降低生产成本。现有钛制品的3D打印成型技术主要为金属3D打印技术，主要利用高能电子束或者激光束等高温熔融或者烧结金属粉来成型，例如选择性激光熔化成型(SLM)技术、选择性激光烧结(SLS)技术等。但金属3D打印技术使用的设备的价格非常昂贵，且要求3D打印材料为球形粉末，而球形粉末的制备工艺困难、成本高，加之目前一台金属3D打印设备只能使用一种或者一类3D打印材料，导致钛制品的3D打印制造成本十分高昂，难以实现规模化的工业生产。基于上述现状，若能开发出采用普通3D打印机，特别是普通工业塑料级3D打印机、甚至是家庭桌面式塑料级3D打印机即可实现钛制品的成型的打印材料，对于降低钛制品的3D打印成型的生产成本，推广3D打印技术在钛制品成型制造领域中的应用将产生重要的意义。

华炬新产品研究所技术咨询委员会科研人员现推荐一项用于3D打印制作钛制品的复合丝材及制备方法，该技术与现有技术相比具有以下有益效果：1.该技术提供的复合丝材是一种用于3D打印制作钛制品的新型3D打印材料，该复合丝材包括基体材料—钛、氢化钛、钛合金或者氢化钛合金，热塑性聚合物以及有机造孔剂，在3D打印成型过程中利用熔融的热塑性聚合物的流动性和粘性即可将其打印成型，因此采用能将热塑性聚合物熔融的3D打印机，例如普通的塑料级3D打印机即可将本发明提供的复合丝材打印成型，经过后续的脱除有机造孔剂、热塑性聚合物、脱氢以及烧结等步骤即能得到成型的多孔钛制品。虽然制备是金属零件，但无需使用价格昂贵的金属3D打印设备，也不要求基体材料的形态为球形，因此不但有利于降低3D打印材料的成本，而且能有效降低钛制品的生产成本，具有重要的工业应用价值。2. 该技术提供的用于3D打印制作钛制品的复合丝材中，还包括添加剂，表面活性剂可使基体材料和有机造孔剂以及热塑性聚合物充分混匀且附着牢固，促进拉制的复合丝材中各种成分的均匀性，抗氧化剂有利于复合丝材的保存，使复合丝材中的有机组分不易被氧化，从而确保复合丝材不易脆断，增塑剂能提升复合丝材的成形性，有利于提高打印产品的质量。3. 该技术提供的用于3D打印制作钛制品的复合丝材，适用于3D打印成型生产多孔结构钛制品。多孔结构钛具有良好的生物相容性，其多孔结构有利于细胞粘附和组织再生，同时可以利用多孔结构调节其密度和强度等力学性能，在骨、关节和牙根等硬组织修复和再生材料领域具有广阔的应用前景，多孔结构钛在航空航天、机械领域，以及消音、减震、过滤、催化和热交换领域也具有良好的应用前景。使用现有的铸造法或者粉末冶金法制备多孔结构钛都需要专用模具，相比于传统的铸造成型和粉末冶金技术制备多孔结构钛制品，使用该技术提供的复合丝材配合3D打印技术，不仅能省去模具制作工序，降低生产成本，而且能自由快速成型，满足顾客即时的需求，因此本发明所述复合丝材在生产多孔结构钛领域具有明显的应用优势。4. 该技术还提供了上述用于3D打印制作钛制品的复合丝材的制备方法，该方法的操作过程简单，采用常规的原料和设备即可实现生产，具有易于推广和实现工业化的优势，现将该用于3D打印制作钛制品的复合丝材及制备方法及技术方案实施例介绍如下供研究交流参考：（611511  361541）

该项目由华炬新产品研究所技术咨询委员会多位专家根据目前国内该领域最新技术推荐的新技术、新产品、新工艺，包括技术工艺、技术创新、技术配方、方法步骤及实例等方面的推荐，供同仁参考交流，鉴于技术配方的特殊性不接受退款，请根据需要斟酌后支付，谢谢。