聚醯胺-6粉末：3D列印新篇章

2016 年6 月， 歐洲航空業巨頭空中巴士(Airbus) 推出了全球首架近乎全3D 列印無人機， 名為「索爾（Thor）」， 即「高科技目標在現實中測試（Test of High-tech Objectives inReality）」的字母縮寫。這架快速製成的超輕盈飛行器（3.96 公尺長，20.8 公斤）在柏林航空展首次亮相。

3D 列印所展示的這架飛機代表更經濟、節能以及高效的製造業未來，離我們前所未有之近。

在中國，泛亞汽車技術中心負責引擎進排氣系統的劉工程師對3D 列印技術在工業領域的應用與可觀的效益期待已久。過去幾年，他一直向供應商提出相同的要求：能否用3D 列印技術為他負責的引擎開發專案提供進氣歧管的原型？漸漸地，這個問題成了劉工程師的保留「曲目」——在與業界夥伴交流合作的大多數場合，他總會抱著試試看的心態拋出這個提議，可惜成效甚微。

直到2014 年底，在泛亞汽車技術中心與巴斯夫共同舉辦的一個內部研討會上，劉工程師與巴斯夫3D 列印創新業務部門業務總監Dirk Simon 博士偶然被分在同一小組。這一次，他終於等到不一樣的答案：位於德國的巴斯夫3D 列印團隊願意為泛亞研發新型3D 列印材料，滿足引擎開發實驗的需求。

在此後一年多的時間裡，巴斯夫團隊與泛亞透過密切溝通與跨國合作，成功推出使用新型聚醯胺-6（PA6）3D 列印粉末一次成型的引擎零部件。在巴斯夫及其夥伴企業提供全新技術的支持下，泛亞團隊得以在一週內成功完成從部件設計、3D 列印到對系統關鍵部位的檢測與調校的過程，大幅縮短了開發週期。

這一技術，正是2015 年巴斯夫與華曙高科聯合開發的選擇性雷射燒結3D 零部件列印解決方案。

劉工程師介紹:「由巴斯夫開發的新型PA6 粉末，據我所知是首款透過3D 列印技術成功用於引擎測試的原材料。」採用PA6 粉末列印的部件，不僅能實現產品功能，還能縮短開發週期，節省開發成本，滿足小量的個性化需求。

如今，很多大量生產的塑膠部件仍採用射出成型的傳統方式，例如年產量10 萬件的部件。若要小量多樣化生產，如年產量在1 萬件上下，往往因為生產流程複雜性高而需要投入數倍的時間與成本，無法產生經濟效益。在產品開發過程中，使用3D 列印積層製造技術生產原型，節省了開模成本。

此外，利用3D 列印技術生產具有獨特形狀的塑膠部件的優勢也極為明顯，在業界日益受到關注：由於無需使用鑄模，它使得複雜部件的生產成為可能，增加設計認證的靈活性，顯著縮短產品更新時間，提高小量多樣化生產的競爭力。但是，在此之前，市面上現有的3D 列印材料無法完全滿足工業應用對功能部件的高要求，例如高模量和熱變形穩定性。

巴斯夫為雷射燒結技術開發的新型聚醯胺-6 粉末是一種全面的系統解決方案，透過可靠的雷射燒結技術進行具有更佳熱變形溫度（HDT）特性的功能性原型開發及生產。巴斯夫的合作夥伴和客戶可針對具體應用對系統解決方案進行調整。與之前使用的聚醯胺-12（PA12）相比，採用PA6 這種創新材料的產品具有更出色的強度和熱變形穩定性。此外，這種材料還具有良好的可回收性，可多次循環使用。

選擇性雷射燒結是積層製造工業級領域所使用的一種技術：在完成預先設計的3D藍圖後，雷射在電腦控制下，按照部件介面輪廓資訊，對部件設計實體部分的粉末材料（PA6）進行燒結，粉末材料在高強度的雷射照射下被燒結在一起，當一層截面燒結完後，鋪上新的一層材料粉末，再次選擇性地燒結截面並與下面已成形的部分融合，然後不斷循環，層層堆疊形成預期的3D 部件。

線上3D 列印服務平台Sculpteo 最近發佈的《3D 列印現況2016（The State of 3DPrinting 2016）》顯示，在2016 年選擇性雷射燒結（SLS）是所有3D 列印技術中最受歡迎的技術（38%）；而3D 列印材料中，聚醯胺（PA）是使用最廣泛的，其他材料包括樹脂（26%）、金屬（23%）、砂岩（13%）和蠟（8%）。

Simon 博士表示，成功推出這一3D 列印系統解決方案主要依靠3 大關鍵因素：

1.     開放體系

現今3D 列印行業中少數印表機製造巨頭推行封閉式商業模式，客戶只能使用印表機製造商的材料，這樣的模式限制了競爭與創新。巴斯夫和華曙高科都認同開放體系有助於開拓3D 列印的市場。位於德國總部的研發團隊並沒有將自己侷限在實驗室裡，在開發新型PA6 粉末的過程中，他們與中國客戶深入合作，多次往返於中德之間，進行了多達29 次試驗，才最終開發出這一新型材料的科研實力，巴斯夫正與若干客戶共同開發滿足他們需求的解決方案。

目前，巴斯夫在路德維希港總部以及中國上海均設有3D 列印應用技術實驗室；同時，位於海德堡的3D 列印應用技術中心也即將落成。透過全球合作網路以及強勁。

2.     全球合作

為3D 列印技術開發新型材料並不是一個可以單獨完成的簡單任務。巴斯夫已經與選擇性雷射燒結和熔融設備製造商華曙高科合作，聯合開發可根據客戶需求訂製的3D 列印一體化解決方案，被業界稱為「材料+ 設備+ 服務」的強勁聯手。

這一合作專為潛在客戶開放，聯合開發功能性應用解決方案，整合材料、設備和加工製程的優勢。對3D 列印零部件感興趣的客戶完全不用擔心這一解決方案涉及的必要元素，還可以透過比較，選擇產品和服務。

3.    廣泛的產品線與深厚的行業洞察

作為全球領先的化工公司，巴斯夫具有與3D 列印相關的產品線和配方專業知識。同時，巴斯夫更是一個在傳統製造業內倍受認可的材料供應商，因而具有深刻的技術認知與行業洞察，能夠幫助客戶以及合作夥伴克服成長中所面臨的阻礙。

3D 列印為航空航太、汽車、醫療、智慧製造、體育休閒等領域的設計帶來無限可能。高階用戶更加依賴用3D 列印技術加快產品的開發和提供客製化產品和限量系列。巴斯夫在其中看到了商機，正在與客戶一起努力開發新型材料來滿足積層製造技術的各種需求。

Simon 說:「未來三年，巴斯夫3D 列印創新業務部門將與世界各地的合作夥伴以及潛在客戶展開深入合作，探索市場動態，培育市場機會，加速業務發展，為這一新興市場提供最佳解決方案。」。