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一种新颖的低成本鞋垫设计

该团队基于 TPU 的鞋垫设计由一系列微小的连体六边形结构组成，具有高度的灵活性，并在低压下具有类似弹簧的响应。然而，一旦设备上的负荷达到预先设定的临界压力水平，其阻力就会有效下降，从而保护足免受持续压力的影响。

使用一周后，该团队还认为，他们鞋垫的微观结构可能会累积损坏，改变其机械性能，并允许他们绘制出易受伤害的足部区域。为了评估他们新颖设计的可行性，研究人员选择 FDM3D打印26个样品，每个样品具有七个六边形结构，然后再对它们进行机械载荷测试。

　制造成本

　　由于注塑成型的原材料的广泛易得，其大规模、快速进行标准化生产的特性，也有利于降低单个产品成本，因此，从制造成本而言，注塑成型的成本远低于3D打印技术。

　　不过，对于工业制造来说，3D打印真正节约成本的环节在于修改原型环节，修改原型只需要修改CAD模型，不会产生任何制造成本。

　　而在注塑成型中，如果原型是钢材模具，修改成本会相对较低，但如果使用的是铝合金制模工具，成本就要高出很多。这也是目前很多从事模具设计的企业或个人，会选择3D打印机进行模具设计打印的原因。

　　应用领域

　　目前，注塑成型工艺能够实现批量制造形状一致的物品，因此非常适合大批量的标准化产品制造。

　　3D打印只需通过控制终端输入三维图像，就能将原材料打印成实物模型，甚至直接制造零件或模具，从而有效地缩短了产品研发周期。三维生产的3D打印机，就已广泛在创客、建筑设计、模具模型设计等领域得到成熟应用。

3D打印正由工业化用途越来越趋向于民用化用途。对于耗材，人们要求它更环保，更健康，而生物材料恰恰可以满足这种需要。生物材料正火热地应用于3D打印，而且不同的3D打印工艺，对生物材料的选择也有所不同。我们一起看一下如何为熔融沉积成型(FDM)、光固化立体成型(SLA)、选择性激光烧结(SLS)以及层片叠加成型(LOM)等3D打印加工工艺选择适宜的生物材料。

　　生物材料品种很多，其分类方法也很多。生物材料包括金属材料(如碱金属及其合金等)、无机材料(生物活性陶瓷，羟基磷灰石等)和有机材料三大类。有机材料中主要是高分子集合物材料，高分子材料通常按材料属性分为合成高分子材料(聚氨酯、聚酯、聚乳酸、聚乙醇酸、乳酸乙醇酸共聚物及其他合成塑料和橡胶等)、天然高分子材料(如胶原、丝蛋白、纤维素、壳聚糖等)。

　　不同生物材料各有千秋

　　聚乳酸(PLA)是FDM使用常规并且用量耗材，具有优良的力学性能、加工成型性、透明性、尺寸稳定性、可降解性和生物相容性。但是纯PLA韧性较差、脆性高，成型制品易碎裂，不耐热。目前有大量的研究人员在进行PLA改性的研究，PLA基材的3D打印耗材历久弥新。

　　聚乙烯醇(PVA)是一种生物降解的合成聚合物，其特点就是它的水溶性。它通常在3D打印过程中作为支撑材料使用，在打印过程结束后，支撑部分能在水中完全溶解。有效解决了打印悬空问题，同时又避免了后处理的麻烦，与PLA耗材堪称配合。

　以低聚物乳酸多元醇、异等为主要原料，经平行双螺杆挤出机合成不同硬段含量不同分子量的生物可降解TPU，也成为近年来热门的3D打印耗材。TPU材料具有高伸长、高强度、低回弹、透明度高、生物降解性好等特点，并且生物基聚乳酸多元醇的含量越高，其降解速率越快;生物基聚乳酸多元醇分子量(1000-4000)越大，其降解速率越快。此产品用来做PLA的增韧剂具有优异的增韧效果。同时，也可单独制作成3D打印耗材。

　　金属材料及无机材料则一般用于SLS中，利用粉末状材料在激光照射下烧结，在电脑控制下按照介面轮廓信息进行有选择的烧结，层层堆积。目前成熟的工艺材料为蜡粉及塑料粉，用金属粉或陶瓷粉进行烧结的工艺还在研究之中。

　　聚己内酯(PCL)具有超低的玻璃化温度Tg(约-60℃)，因此在室温下呈橡胶态。熔点59-64℃，具有低温热塑性。在3D打印中，由于它熔点低，所以并不需要很高的打印温度，从而达到节能的目的。

　　同时，由于聚己内酯的熔点低，它可以有效让人员在操作时避免，并越来越多地应用于3D打印笔。另外，因为其具有形状记忆的特性，它使得打印出来的东西具有“记忆”，在特定条件下可以使其***到原先设定的形状。在***领域，可用来打印心脏支架等。

　　此外，生物基光敏树脂也常应用于光固化快速成型中。它主要是一类由低聚物、单体、光引发剂、助剂混配制成的树脂。它能在较短时间内迅速发生物理和化学变化，进而实现交联固化。其优点在于成型精度极高、质好;成型物体表面光滑且成型速度快。