Carbon的3D打印結(jié)構(gòu)如何對泡沫塑料行業(yè)帶來沖擊？

近日，3D打印公司Carbon表示，3D打印多種彈性體材料的復(fù)雜多樣網(wǎng)格結(jié)構(gòu)將使其能夠影響甚至擾亂當前的泡沫塑料行業(yè)。也就是說，雖然當前的泡沫塑料仍然發(fā)揮著舒適性、安全性的作用，但Carbon相信其定制化的3D打印結(jié)構(gòu)將以其獨特的優(yōu)勢取代部分的泡沫塑料市場。當前的泡沫塑料應(yīng)用，可以把它區(qū)分為消費級和工業(yè)級的應(yīng)用。

泡沫塑料按其泡孔結(jié)構(gòu)可分為閉孔、開孔和網(wǎng)狀泡沫塑料。閉孔泡沫塑料所有泡孔幾乎都是不連通的。開孔泡沫塑料所有泡孔幾乎都是連通的。幾乎不存在泡孔壁的泡沫塑料稱作網(wǎng)狀泡沫塑料。

消費級的泡沫塑料用途廣泛，硬質(zhì)泡沫塑料可做熱絕緣材料和隔音材料，管道和容器等的保溫材料，漂浮材料及減震包裝材料等；軟質(zhì)泡沫塑料主要做襯墊材料，泡沫人造革等。

工業(yè)級應(yīng)用方面，用反應(yīng)注射成型制得的玻璃纖維增強聚氨酯泡沫塑料，已用作飛機、汽車、計算機等的結(jié)構(gòu)部件；而用空心玻璃微珠填充聚苯并咪唑制得的泡沫塑料，質(zhì)輕而耐高溫，已用于航天器中。此外，高性能化已成為泡沫塑料研究的新方向和熱點。 高性能泡沫塑料可以作為承載的結(jié)構(gòu)材料在航空、航天、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域使用， 如衛(wèi)星太陽能電池的骨架、火箭前端的整流罩、無人飛機的垂直尾翼和巡航導(dǎo)彈的彈體彈翼、艦艇的大型雷達罩等。

Carbon公司認為其3D打印材料可以部分取代現(xiàn)有的泡沫塑料市場，包括跑鞋的緩沖底以及頭盔的緩沖材料。這主要源于Carbon能夠根據(jù)用戶的需求自動生成點陣結(jié)構(gòu)。更具體地說，使用Carbon的軟件，用戶可以簡單地輸入零件的設(shè)計約束（例如重量和尺寸）及其所需的機械性能，即可獲得滿足其特定需求的點陣結(jié)構(gòu)材料。

圖片：與泡沫塑料的線性負荷 – 壓縮相比，九種例子顯示具有可調(diào)的負荷 – 壓縮Carbon 3D打印結(jié)構(gòu)

正如Carbon公司所解釋的那樣，Carbon的解決方案能夠消除設(shè)計過程中的不確定性并消除猜測必要，將點陣參數(shù)的每個獨特組合與基礎(chǔ)材料結(jié)合在一起，從而產(chǎn)生具備所需要達到性能的獨特材料。

點陣軟件也能夠生成具有不同點陣結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，這意味著可以在單個產(chǎn)品的不同位置上設(shè)置不同的密度以實現(xiàn)機械性能。傳統(tǒng)上的一些安全產(chǎn)品需要多個泡沫部件的組裝過程，而3D打印可以在單一產(chǎn)品中形成不同的功能性能區(qū)域。通過Carbon可調(diào)節(jié)的點陣解決方案，設(shè)計人員可以使用同一種材料制造出由單一部件制成的整體式部件，并帶有多個不同機械性能表現(xiàn)的功能性區(qū)域。

Carbon公司表示，這種可控的機械性能實現(xiàn)能力可能會對目前依靠泡沫材料提供舒適感的應(yīng)用（例如軟墊椅子或頭枕）以及安全方面的應(yīng)用（例如頭盔）或者運動領(lǐng)域的應(yīng)用（例如運動器材或運動鞋）等帶來商業(yè)機會。

尤其是閉孔彈性體泡沫材料沒有透氣性，這在某些應(yīng)用場景下會造成不適感覺。3D打印的點陣結(jié)構(gòu)提供了透氣性的好處（因為它們是開放的結(jié)構(gòu)），并且實際上可以通過調(diào)節(jié)點陣結(jié)構(gòu)的密度分布來改善舒適性。

對于目前使用泡沫聚苯乙烯（EPS）泡沫來吸收沖擊力的應(yīng)用領(lǐng)域，例如頭盔和汽車座椅等。 Carbon聲稱，其可調(diào)3D打印結(jié)構(gòu)可以帶來相同的沖擊吸收效果，同時在設(shè)計方面也提供了明顯的優(yōu)勢。

目前，就Carbon已經(jīng)與運動品牌阿迪達斯的合作來說，其創(chuàng)新的3D打印Futurecraft 4D鞋中底已經(jīng)投入批量生產(chǎn)。這其中，Carbon3D打印的彈性結(jié)構(gòu)可以取代通常用于生產(chǎn)運動鞋中底的EVA泡沫。

根據(jù)Carbon公司，Carbon和阿迪達斯將鞋類的功能性能推向了一個新的高度。鞋中底在腳后跟和前腳有著不同的點陣結(jié)構(gòu)，以滿足跑步時腳部的區(qū)域的不同緩沖需要。

來源：3D科學(xué)谷