石家庄铁道大学
小组成员姓名：魏明灿 郭铜飞 朱晓峰
小组成员学号：20131049 20131044
小组成员学院：机械工程学院
小组成员班级：试1306
摘要：
众所周知，3D排线焊接打印已逐渐的进入我们的生活，甚至有人预言说3D打印正在改变着我们的未
来。但是，当仔细观察你周围的一些物品和设备，你就会发现3D打印的第一个绊脚石，那就是所需材料的限制。虽然高端工业印刷可以实现塑料、某些金属或者陶瓷打印， 但目前可供打印的材料都是比较昂贵和稀缺的。另外，打印机也还没有达到成熟的水平，无法支持我们在日常生活中所接触到的各种各样的材料。虽然研究者们在多材料打印上已经取得了一定的进展，但除非这些进展达到成熟并有效，否则材料依然会是3D打印的一大障碍。 本文介绍了目前3D打印发展情况，并以此为依据对某些领域内的材料问题展开设想 ，主要分为三个方向:
1、 寻星计算程序对涡轮发动机零件或着部分结构进行整体打印，需要的怎样的材料，创造的社会价值以及寻的该种材料的方向。
2、 集成电路板3D打印对材料提出的条件，用新型陶瓷作为打印材料的设想，以及所能发挥出的优点。
3、 提出一种新型3D打印支撑物所具有的特点，着重利用了红外线等高能射线。
一、3D打印目前发展情况
美国和欧洲在3D打印技术的研发及推广应用方面处于领先地位。美国是全球3D打印技术和应用的领导者，欧洲十分重视对3D打印技术的研发应用。除欧美外，其他国家也在不断加强3D打印技术的研发及应用。澳大利亚在2013年制定了金属3D打印技术路线；南非正在扶持基于激光的大型3D打印机器的开发；日本着力推动3D打印技术的推广应用；中国3D打印设计服务市场快速增长，已有几家企业利用3D打印制造技术生产设备和提供服务。 据美国消费者电子协会最新发布的年度报告显示，随着汽车、航空航天、工业和医疗保健等领域市场需求的增加，3D打印服务的社会需求量将逐年增长，有望从2011年的17亿美元增长至2017年的50亿美元。
3D打印技术在国内掀起了一股技术创新热，全球制造业格局已经开始出现革新的趋势。3D技术在工业制造、医疗领域、文化创意和教育等领域有着广泛的应用，其技术优势在于让企业新产品开发周期大大缩短，从而节约开发成本，提高企业市场竞争力。作为产品3D效果展示的技术保障，3D可视化呈现在国内也获得了广泛的应用，许多传统制造业行业企业也都嵌入了3D可视化技术，使用基于各类引擎的3D自动化机械手臂可视化呈现技术来设计和展示产品，已经成为行业发展的趋势。
材料瓶颈已经成为限制3D打印发展的首要问题。因为未来3D打印的真正发展将在高端领域即工业应用，而目前高端打印材料的发展尚无法材料瓶颈，材料已经成为限制3D打印发展的首要问题。因为未来3D打印的真正发展将在高端领域即工业应用，而目前高端打印材料的发展尚无法满足，3D打印技术发展的需要前在工业级打印材料方面存在的问题主要是，第一，可适用的材料成熟度跟不上3D市场的发展;第二，打印流畅性不足;第三，材料强度不够;第四，材料对人体的安全性与对环境的友好性的矛盾;tomgro第五是材料标准化及系列化规范的制定。
二、材料的设想
（一）3D打印集成电路的设想
wo318关键词：3D打印集成电路板 陶瓷材料 多孔陶瓷电路板
众所周知，材料科学与3D打印的关系密切，3D打印主要由设备、软件、材料三部分组成，其中材料是不可或缺的环节。甚至可以说材料决定了3D打印的未来。尽管目前3D打印已涉足诸多领域，但仍有一些事物的打印是其做不到的。比如.目前的3D打印不能制造电子系统
的零件，这种局限性在信息时代里严重限制了3D打印的应用范围。因为芯片涉及不同种类的材料，不能同时喷不同种类的材料。比如，如果你想要打印一个带有线路的集成电路板（PCB），这是其目前无法做到的。通过3D打印机制造的新产品将融新材料、纳米尺度以及印刷电子器件于一体,这不仅需要3D打印机在技术上改进，但最迫切的是要新的材料作为支撑，目前电路板运用最广泛的有以下几种材料：
1阻燃覆铜箔酚醛纸层压板
2阻燃覆铜箔环氧E玻纤布层压板及其粘结片材料
3阻燃覆铜箔环氧/PPO玻璃布层压板及其粘结片材料
4阻燃覆铜箔改性或未改性环氧玻璃布层压板及其粘结片材料
5尼龙螺杆阻燃覆铜箔环氧E玻璃布层压板(用于催化加成法)
然而这些材料在应用于3D打印时都存在一个巨大的缺陷，即没有较强的耐热性能。上述材料只能承受100℃~220℃的温度，这显然无法承受使导体金属熔化的温度（如铜的熔点为1804℃）
因此我们需要一种可以和金属同时打印出来却又不影响其自身绝缘性的耐高温绝缘材料，其应比普通聚合物有更高的耐热性，使得打印金属材料和非金属材料的工作能够同时或是依次进行进行，同时应考虑到材料本身是否可用于打印，也许，我们应该求助于陶瓷材料。
陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点，首先是陶瓷材料一般具有高的熔点（大多在2000℃以上），且在高温下具有极好的化学稳定性；陶瓷的导热性低于金属材料，陶瓷还是良好的隔热材料。同时陶瓷的线膨胀系数比金属低，当温度发生变化时，陶瓷具有良好的尺寸稳定性；然而最重要的还是大多数陶瓷具有良好的电绝缘性我们可以通过在普通陶瓷材料的基础上加以改进使之成为像氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷等具有特殊属性的特种陶瓷，这样便可以解决3D打印时不同材料温度不同而无法打印的问题了,同时，目前已经出现了有3D打印技术打印出的陶瓷制品。同时可将采用多孔陶瓷电路板。
多孔陶瓷电路板，适用于搭配电子元件使用，并包含一由多孔陶瓷制成的基板，及一被覆于该基板顶面并构成一预定电路图布而可供电子元件电连接的导电层。借由多孔陶瓷基板
的多孔性结构所具有的大表面积，可快速地将该电子元件作功产生的热量散除，及可迅速降低电子元件的热量。同时又由于其具有多孔结构，使得其在质量上不会比一般材料笨重。
在打印时可以采用分步形式，首先是线路和板材的打印，随后可以在打印好的电路板上打印、加装或是焊接电子元件。
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