【南極熊3D打印文化】石膏材料：打開全彩3D打印的大門

今天的主題是石膏材料在3D打印領(lǐng)域的應(yīng)用。我國天然石膏礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量豐富，總儲(chǔ)量近600億噸，位居世界第一，也是化學(xué)石膏的制造大國，但是在3D打印領(lǐng)域的石膏材料主要依賴進(jìn)口。隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和近年來對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，我認(rèn)為3D打印石膏材料的國產(chǎn)化已成為刻不容緩的事情。

石膏的化學(xué)本質(zhì)是硫酸鈣。石膏的縱斷面具纖維狀紋理，并由絹絲樣光澤，無嗅，味淡。水泥中加入一定量的石膏，可以提高水泥的強(qiáng)度，在建筑行業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛。石膏在建筑業(yè)中可以制作輕質(zhì)石膏砌塊、石膏板、粉刷石膏以及應(yīng)用在陶瓷上。

石膏具有微膨脹性，表面光滑飽滿，顏色潔白，質(zhì)地細(xì)膩，具有良好的裝飾性，從而是用來制作雕塑的絕佳材料。與其他3D打印材料相比，石膏具有以下優(yōu)勢(shì)：

1.  精細(xì)的顆粒粉末，顆粒直徑易于調(diào)整；

2.  價(jià)格相對(duì)較低，性價(jià)比高；

3.  安全環(huán)保，無毒無害；

4.  材料本身為白色，打印模型可實(shí)現(xiàn)彩色，支持全彩色打印。

5.  唯一支持全彩色打印的材料。

以上優(yōu)勢(shì)使得石膏材料在3D打印中得以廣泛應(yīng)用。

用于3D打印的石膏材料（圖片來源：南極熊）

石膏在醫(yī)學(xué)方面也大有作為。石膏內(nèi)服經(jīng)胃酸作用后，能增加血清內(nèi)鈣離子濃度，可以緩解肌肉痙攣。石膏研末外用，還有清熱、收斂、生肌的作用，這些醫(yī)學(xué)用途使得石膏在醫(yī)療領(lǐng)域中有很大的用途，可以用來3D打印骨骼、牙齒等。石膏材料也可以與其他3D打印材料混搭，制成更優(yōu)質(zhì)的復(fù)合材料。

下圖為ZCorp公司于2005年推出的世界第一臺(tái)彩色3D打印機(jī)Spectrum Z510，主要適用于石膏粉末以及塑料粉末等，打印技術(shù)為我們之前講過的3DP（粘合劑噴射成型），即利用粘合劑將石膏粉末粘結(jié)在一起，逐層堆積成三維實(shí)體。其特點(diǎn)是成型速度快，可以打印全彩色模型、大型建筑物以及沙盤模型，可用于建筑、藝術(shù)、裝飾等模型及構(gòu)件制作。Spectrum Z250的問世，標(biāo)志著3D打印從單色還是邁向多色時(shí)代。

彩色3D打印機(jī)SpectrumZ250

石膏材料由于具有成型速度快、實(shí)現(xiàn)全彩打印等特點(diǎn)，可用于建筑、藝術(shù)、裝飾等模型的制作。

利用石膏材料3D打印的建筑模型（圖片來源：ZCorp）

利用石膏材料3D打印的全彩模型（圖片來源：ZCorp）

石膏在醫(yī)療骨折方面的應(yīng)用也是很廣泛的。利用3D打印制作的石膏支架，可以通過三維掃描針對(duì)每個(gè)病人進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)，并可依據(jù)受傷的嚴(yán)重程度設(shè)計(jì)。這種新型石膏保護(hù)架的優(yōu)點(diǎn)在于輕便耐用，且可以清洗，有助于皮膚呼吸。除此之外，石膏具有良好的生物相容性，可以用作骨修復(fù)材料，也是最早應(yīng)用于組織修復(fù)的材料。

利用石膏材料打印的修復(fù)支架

利用3D打印制成的石膏支架（圖片來源：3ders.com）

石膏材料打印的心臟模型，用來輔助醫(yī)生在手術(shù)前進(jìn)行模擬演練（圖片來源：南極熊）

石膏還可以用于人像的制作，利用三維掃描技術(shù)實(shí)現(xiàn)人像的快速掃描與打印。運(yùn)用高強(qiáng)度的復(fù)合石膏粉，可以打印出尺寸比例不等的人像。也可以用石膏制作個(gè)性化的模具，價(jià)格便宜，且易于成形，能夠滿足人們個(gè)性化定制的需求。

對(duì)人像進(jìn)行三維掃描后再利用石膏全彩打印的人像模型

石膏材料打印的人像

利用石膏材料打印的動(dòng)漫模型

利用石膏材料打印出模具，再翻模而成的金屬藝術(shù)品（圖片來源：Shapeways）

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有石膏和粘合劑的資料嗎？