3D打印TPU材料市场高速增长，南极熊专访巴斯夫陈立博士

南极熊导读：根据 Wohlers 2022年发布的最新数据，增材制造行业在 2021年增长了19.5%, 而聚合物粉末材料（主要是尼龙、TPU等）占据了3D行业材料市场的16%，出货量首次超过了光敏树脂材料。这意味着3D打印技术开始从原型验证应用进化到生产级应用，渐入佳境。

作为全球3D打印材料的龙头厂商之一，巴斯夫对于这一变化趋势有着怎样的感受和理解?巴斯夫的热塑性聚氨酯 (TPU) 材料在市场端的应用情况怎么样？2022年4月，南极熊专访了巴斯夫3D打印解决方案亚太区业务及运营总监陈立博士。

△巴斯夫3D打印解决方案亚太区业务及运营总监陈立博士

巴斯夫热塑性聚氨酯 (TPU) 3D打印材料体系

热塑性聚氨酯 (TPU) 是聚氨酯材料中的一员，具有许多特性，包括弹性、透明度以及耐油和耐磨性。TPU 有许多应用，包括汽车仪表板、脚轮、电动工具、体育用品、医疗设备、传动带、鞋类、充气筏、手机和键盘保护器等。

陈立博士表示：“巴斯夫是世界上主要的TPU供应商之一，旗下聚氨酯品牌Elastollan®在塑料行业中具有较高的知名度。Elastollan®系列的硬度范围相比较一般的TPU更宽，在Shore 32A-Shore 83D之间，可为客户提供多种硬度与弹性的高性能、可持续的解决方案。”

巴斯夫把在TPU领域数十年的专业技术及经验积累应用在3D打印行业上，开发了针对SLS、MJF以及FFF技术的多种3D打印TPU材料产品，满足不同应用场景的需求。
 
△Ultrasint®TPU 88A粉末（适用于SLS技术，现提供白色和黑色两种规格）

在聚合物粉末产品线上，巴斯夫 Ultrasint® TPU 粉末完美适应Multi Jet Fusion (MJF) 和选择性激光烧结 (SLS)技术：

• Ultrasint® TPU01 是专为 惠普 (HP) 5200 系列MJF打印机设计的多用途 TPU 粉末，可提供强大、灵活和耐用的零件性能，以及出色的表面质量和细节水平，可实现近100%的材料重复使用性，非常适合于晶格结构的应用进行批量生产。

• Ultrasint®TPU 88A 在任何SLS设备上都能非常容易、稳定地打印，具有高减震性、优异的回弹性能以及良好的抗疲劳性能。

另外，使用这两种TPU粉末打印的零件都可以很方便的地进行化学熏抛、染色和涂层处理。

更重要的是，使用Ultrasint®TPU 粉末打印的零件已经过广泛测试，包括皮肤接触 ISO 10993-10 和 ISO 10993-5测试、耐水解性测试、紫外稳定性测试，挥发性化合物测试、耐疲劳测试等，可直接与人体进行接触，满足汽车、消费品、医疗等行业的严苛要求。

△Ultrasint®TPU 01材料打印的鞋中底

同时，巴斯夫Forward AM的Ultracur3D® Coat F涂层，为Ultrasint® TPU打印件的后处理提供了完美的解决方案。该涂层不仅对弹性基底具有优异的附着力，而且耐磨损、极具弹性，有效提高了打印件的触感以及耐用性和柔韧性。

△Ultrafuse® TPU85A线材

在FFF技术上，巴斯夫Ultrafuse® TPU系列线材也是基于成熟的热塑性聚氨酯材料 Elastollan®，可确保最大可靠性、稳定的产品质量和成本效率。

• Ultrafuse® TPU 64D 是柔性线材系列中硬度最高的弹性体，非常适合用于需要耐冲击、耐磨损、抗撕裂的刚性零件的工业应用，是橡胶和 ABS 的绝佳替代品。

• Ultrafuse® TPU 95A可实现快速、轻松地打印，是实现耐磨损、抗撕裂应用的绝佳选择。

• Ultrafuse® TPU 85A打印出的零件具有断裂伸长率高、层间附着力强、良好的耐油性及工业用化学品耐受性等优点，使其有别于市面同类产品。

巴斯夫TPU 3D打印材料需求强劲增长

陈立博士向南极熊表示：“巴斯夫Forward AM过去一年的业绩显示出强劲的增长，远高于行业的增长数据。巴斯夫Forward AM的Ultrasint® 聚合物粉末包括PA11系列、PA6系列、TPU系列以及PP系列, 2021年，TPU系列产品呈现很好的增长趋势，增长速度优于其他系列的产品。”

△使用巴斯夫Ultrasint® TPU01打印的晶体结构的躺椅（图源：裕克施乐）

巴斯夫的TPU材料目前支持的3D打印设备包括： 

• Ultrasint® TPU01只用于惠普HP Multi Jet Fusion 5200及5210系列打印机；

• Ultrasint® TPU 88A 适用于绝大部分的SLS机器，如华曙、盈普、EOS,  XYZ printing 等；

• Ultrafuse® TPU 64D硬度高，适用于市面上绝大部分FFF技术打印机；

• Ultrafuse® TPU95D 系列适用于大部分的直接驱动打印机和鲍登式打印机，如Raise3D、Ultimaker、创想三维、Prusa、BCN等；

• Ultrafuse® TPU85A材料偏软，更适用于直接驱动系统的3D打印机。
  

巴斯夫Forward AM目前通过多渠道向客户提供优质的产品及服务，包括直销、代理商渠道销售、打印机生产商合作销售等。

3D打印TPU应用大势已来

陈立博士表示：“近年来，巴斯夫与合作伙伴一起探讨TPU在3D打印行业的应用，推出了众多创新的解决方案，覆盖汽车、消费品、医疗、工业和机器人等行业。我们希望通过这些探索，打开TPU在3D打印行业的应用市场，满足更多工业级的应用需求。”

消费品行业

美国职业橄榄球联盟大赛的获奖头盔
美式足球头盔品牌Xenith使用巴斯夫Ultrasint® TPU01粉末以及Ultracur3D® Coat F后处理涂层方案，设计出具有3D打印晶格结构的头盔，可以有效减震，极大地提高了头盔的舒适性与安全性。该创新应用获得了美国职业橄榄球联盟头盔挑战赛高额奖金。

△3D打印晶格结构的头盔

滑雪镜
德国领先的聚合物增材制造专家裕克施乐使用巴斯夫Forward AM的高性能弹性材料Ultrasint® TPU01打造基于晶格结构的新型滑雪护目镜，能有效提高滑雪爱好者的佩戴舒适度，起到防震效果，以防发生意外。

△基于晶格结构的新型滑雪护目镜

背包衬垫
德国领先的聚合物增材制造专家裕克施乐使用巴斯夫Forward AM的高性能弹性材料Ultrasint® TPU01 3D 打印具有晶格结构的新型背包衬垫，能最大限度地提高背垫的缓冲性能和佩戴者的舒适度。
 
△具有晶格结构的新型背包衬垫

交通行业

汽车座椅
巴斯夫Forward AM联合惠普以及裕克施乐打印具有晶格结构的汽车座椅，能实现轻量化设计并提供符合人体工程学的定制化设计，实现卓越的舒适性。由于与传统的成型方法不同，不需要注塑或者发泡，装配过程中的零件数量及其复杂性减少，能显著缩短产品开发和制造运营的交货时间。

△具有晶格结构的汽车座椅

摩托车鞍座
法国增材制造和塑料注塑领域的领先企业 Erpro 使用虚拟技术进行晶格结构设计并使用巴斯夫Forward AM高性能聚合物粉末 Ultrasint® TPU01以及Ultracur3D® Coat F柔性涂层开发了一款高度个性化的摩托车鞍座。

△个性化的摩托车鞍座

工业行业

协作机器人

巴斯夫Forward AM 与裕克施乐合作，通过在协作机器人的关节周围包裹上轻薄、高减震性的第二层“皮肤” RoboSkin，可以使人在零安全风险的环境中和协作机器人一同工作，制造商也能同时持续保持高水平的生产效率。

△协作机器人 Kuka iiwa 装上了由 Ultrasint® TPU01 打印而成的点阵结构 RoboSkin（图片来源：裕克施乐）

陈立博士表示：“为了支持中国区的客户使用TPU 3D打印材料进行应用创新，巴斯夫Forward AM增材制造技术中心可为客户提供样件打印服务，满足客户使用TPU材料进行打印测试，验证实际应用效果的需求 。”

南极熊评论

类似尼龙、TPU等高性能聚合物材料3D打印出来的零部件，除了在原型验证手办领域的广泛应用之外，还在终端应用市场发挥出巨大的潜力——人们发现不但它可以把复杂的新设计制造成产品，而且还大大提升了某些核心性能。随着设备和材料价格的下降、打印效率的提升，产品成本和产品性能一旦达到某个平衡点，高性能聚合物材料3D打印将有望大批量广泛应用开来。

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