用于3D打印的阻燃和阻燃塑料材料

我们已经讨论过3D打印市场上可用的各种阻燃剂和阻燃材料，它们有各种形式，例如长丝、树脂或粉末。这些材料旨在限制或防止火焰蔓延，广泛应用于火灾风险高或受严格安全法规约束的行业。如今，适用于3D打印的阻燃材料范围不断扩大，解决方案也越来越创新。在本文中，我们将特别关注塑料。它们的属性是什么？当它们与3D打印相结合时能带来哪些好处？它们的潜在应用是什么？这就是我们要详细探讨的内容！

3D打印中使用的阻燃剂和阻燃材料的特性

首先，区分阻燃材料和阻燃剂非常重要，因为尽管差异很细微，但确实存在。阻燃材料具有永久的耐火性，这要么是由于其固有特性，要么是由于其制造方法。相反，阻燃剂减缓火势蔓延的能力则归功于特定的化学处理。有些是自熄性的，但其有效性取决于所应用的涂层。在这两种情况下，这些材料具有共同的特点：它们不易燃，释放的烟雾和有毒气体很少，并且在暴露于火焰时能够控制或减少燃烧。

ULTEM 9085是3D打印中使用的高性能阻燃材料之一。

在增材制造中，这两类材料以树脂、长丝或聚合物粉末的形式被广泛使用。它们的耐燃性是通过专门的测试来评估和认证的。其中，由美国保险商实验室(Underwriters   Laboratories)制定的UL94标准是分类塑料在火灾中的行为的国际参考。该标准根据多项标准评估材料的反应，包括水平燃烧（测量水平位置的火焰传播速度）和垂直燃烧（定义了三个认证级别：V-2、V-1和V-0，其中V-0效率最高）。经UL94  V-0认证的材料可在不到10秒的时间内停止燃烧，且不会产生燃烧滴，这是许多阻燃剂和专用于3D打印的阻燃材料所满足的要求。

此外，对于专门用于航空工业的材料，美国联邦航空管理局(FAA)还颁发了另一项认证。这是FAR 25.853，其中规定了耐火测试，以确保飞机使用的材料在暴露于热或火焰时符合严格的性能标准。

3Deus Dynamics采用增材制造技术为航空航天领域开发了硅胶复合材料。它们能够承受高达1200°C的极端温度，并在15分钟内阻止火焰蔓延。（来源：3Deus Dynamics）

阻燃剂和阻燃材料可以通过各种技术应用于3D打印，包括FDM到树脂聚合工艺和聚合物粉末融合技术。与增材制造相结合，这些材料具有广泛的应用范围。3D打印的主要优势之一是其对材料和温度的精确控制，这使得某些技术能够在制造过程中调整和修改其固有属性。例如，可以在打印过程中直接创建复合材料，为新的可能性和应用开辟道路。此外，3D打印可以设计具有复杂几何形状的零件，而这通常是使用传统制造方法无法实现的。这些优势加强了众多工业领域越来越多地采用增材制造技术来制造阻燃和耐火材料。

应用程序

如前所述，阻燃剂和阻燃材料的应用范围很广，主要在高火灾风险领域，例如航空航天、石油和天然气工业以及汽车。高性能材料（例如经过V-0认证的ULTEM 9085）用于3D打印制造飞机内部组件，例如面板或通风系统元件。由于兼具机械强度和防火性能，这些材料还可用于汽车和运输行业，例如用于增材生产火车车厢内部部件或车身部件。

使用Cubicure Evolution FR树脂3D打印的电子行业零件（来源：Cubicure）。

其他材料，例如树脂（如Cubicure  Evolution FR（UL94  V0认证））也用于电子行业的3D打印。它们可以制造用于在短路或火灾时限制火焰蔓延的小型精细零件。这些材料在必须遵守严格的安全标准和消防法规的领域中也占有一席之地。例如，在建筑行业，3D打印可用于生产防火天花板、门或覆层。同样，在医疗领域，一些设备和装置采用阻燃材料制成，以满足最高的安全要求。