聚酰胺-6粉末：3D打印新篇章

2016年6月，欧洲航空业巨头空客公司推出了全球首架近乎全3D打印无人机，名为“雷神（Thor）”，即“高科技目标在现实中的测试（Test of High-tech Objectives in Reality）”的首字母缩写。这一能快速制成的超级轻盈的飞行器（3.96米长，仅重20.8公斤）近日在柏林空展中首次亮相。

3D打印所展示的这个更经济、节能以及高效的制造业未来，前所未有的离我们如此之近。

在中国，泛亚汽车技术中心负责发动机进排气系统的刘工程师对3D打印技术在工业领域的应用与可观的效益期待已久。过去几年间，他一直向供应商提出一个相同的要求：能否用3D打印技术为他负责的发动机开发项目提供进气歧管的原型件？渐渐地，这个问题成了刘工程师的保留“曲目”——在与业界伙伴交流合作的大多数场合，他总会抱着或可一试的心态抛出这个提议，可惜应者寥寥，收效甚微。

直到2014年底，在泛亚汽车技术中心与巴斯夫公司共同举办的一个内部研讨会上，刘工与巴斯夫3D打印创新业务部门业务总监Dirk Simon博士很偶然的分在一个小组里。而这一次，他终于等来了不一样的答案：位于德国的巴斯夫3D打印团队愿意为泛亚研发一种新型3D打印材料，满足发动机开发实验的需求。

在此后一年多的时间里，巴斯夫团队与泛亚通过密切沟通与跨国合作，成功推出使用新型聚酰胺-6（PA6）3D打印粉末一次成型的发动机零部件。在巴斯夫及其伙伴企业提供的这一全新技术的支持下，泛亚团队得以在一周的时间内成功完成从部件设计、经3D打印到对系统关键部位的检测与调试的过程，大幅缩短了开发周期。

这一技术，正是2015年巴斯夫与华曙高科联合开发的选择性激光烧结3D零部件打印解决方案。

“由巴斯夫开发的新型PA6粉末，据我所知是首款通过3D打印技术成功用于发动机测试的原材料。”据刘工介绍，采用PA6粉末打印的部件，不仅能实现产品功能，还能缩短开发周期，节省开发成本，满足小批量的个性化需求。

如今，很多塑料部件仍采用注塑成型的传统工艺来实现大批量的生产，比如年产量在10万件的部件。要实现小批量多样化生产，如年产量在1万件上下，往往因为生产流程复杂性的提高而需要投入数倍的时间与成本，无法产生规模效应。在产品开发过程中，使用3D打印的增材制造技术生产原型件，节省了开模成本。

此外，利用3D打印技术生产具有独特形状的塑料部件的优势也极为明显，在业内日益受到关注：由于无需使用铸模，它使得复杂部件的生产成为可能，增加设计认证的灵活性，显著缩短产品更新时间，提高小批量多样化生产的竞争力。但是，此前市面上现有的3D打印材料无法完全满足工业应用对功能部件的高要求，比如高模量和热变形稳定性。

巴斯夫为激光烧结工艺开发的新型聚酰胺-6粉末是一种全面的系统解决方案，通过可靠的激光烧结技术进行具有更佳热变形温度（HDT）特性的功能性原型开发及生产。巴斯夫的合作伙伴和客户可针对具体应用对系统解决方案进行调整。与之前使用的聚酰胺-12（PA12）相比，采用PA6这种创新材料的产品具有更出色的强度和热变形稳定性。此外，这种材料还具有良好的可回收性，可多次循环使用。

选择性激光烧结是增材制造工业级领域所使用的一种工艺：在完成预先设计的三维蓝图后，激光在计算机控制下，按照部件界面轮廓信息，对部件设计实体部分的粉末材料（如PA6）进行烧结，粉末材料在高强度的激光照射下被烧结在一起，当一层截面烧结完后，铺上新的一层材料粉末，再次选择性地烧结截面并与下面已成形的部分融合，然后不断循环，层层堆积累积形成预期设计的3D部件。

在线3D打印服务平台Sculpteo新近发布的《3D打印现状2016（The State of 3D Printing 2016）》显示，在2016年选择性激光烧结（SLS）是所有3D打印技术中最受欢迎的技术（38%）；而3D打印材料中，聚酰胺（PA）是使用最广泛的，其他材料包括树脂（26%）、金属（23%）、砂岩（13%）和蜡（8%）。

Simon博士表示，成功推出这一3D打印系统解决方案主要依靠3大关键因素：

1.     开放体系

现今3D 打印行业中少数打印机制造巨头推行封闭式商业模式，客户只能使用打印机制造商的材料，这样的模式限制了竞争与创新。巴斯夫和华曙高科都认可开放体系有助于开拓3D打印的市场。位于德国总部的研发团队并没有将自己局限在实验室里，在开发新型PA6粉末的过程中，他们与中国客户深入合作，多次往返于中德之间，进行了多达29次试验，才最终开发出这一新型材料。

目前，巴斯夫在路德维希港总部以及中国上海均设有3D打印应用技术实验室；同时，位于海德堡的3D打印应用技术中心也即将落成。通过全球合作网络以及强劲的科研实力，巴斯夫正与若干客户共同开发满足他们需求的解决方案。

2.     全球合作

为3D打印工艺开发新型材料并不是一个可以单独完成的简单任务。巴斯夫已经与选择性激光烧结和熔融设备制造商华曙高科合作，联合开发可根据客户单独需求定制的3D打印一体化解决方案，被业界称为“材料+设备+服务”的强强联手。

这一合作面向潜在客户开放，联合开发功能性应用解决方案，发挥材料、设备和加工工艺的协同优势。对3D打印零部件感兴趣的客户完全不用担心这一解决方案涉及的这些必要元素，还可以通过比较选择产品和服务。

3.     广泛的产品线与深厚的行业洞见

作为全球领先的化工公司，巴斯夫具有广泛的与3D打印相关的产品线和配方专识。同时，巴斯夫更是一个在传统制造业内倍受认可的材料供应商，因而具有深刻的技术认知与行业洞见，能够帮助客户以及合作伙伴克服成长中所面临的壁垒。

3D打印为航空航天、汽车、医疗、智能制造、体育休闲等领域的设计带来无限的可能性。高端用户更加依赖用3D打印技术加快产品的开发和提供定制化产品和限量系列。巴斯夫在其中看到了商机，正在与客户一起努力开发新型材料来满足增材制造各种工艺的需求。

“未来三年，巴斯夫3D打印创新业务部门将与世界各地的合作伙伴以及潜在客户展开深入合作，探索市场动态，培育市场机会，加速业务发展，为这一方兴未艾的市场提供最佳解决方案。”Simon说。