【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打印領域的應用。我國天然石膏礦產(chǎn)資源儲量豐富，總儲量近600億噸，位居世界第一，也是化學石膏的制造大國，但是在3D打印領域的石膏材料主要依賴進口。隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展和近年來對環(huán)境保護的重視，我認為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，可以提高水泥的強度，在建筑行業(yè)中的應用十分廣泛。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：

1.  精細的顆粒粉末，顆粒直徑易于調(diào)整；

2.  價格相對較低，性價比高；

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)勢使得石膏材料在3D打印中得以廣泛應用。

用于3D打印的石膏材料（圖片來源：南極熊）

石膏在醫(yī)學方面也大有作為。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)學用途使得石膏在醫(yī)療領域中有很大的用途，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)的復合材料。

下圖為ZCorp公司于2005年推出的世界第一臺彩色3D打印機Spectrum Z510，主要適用于石膏粉末以及塑料粉末等，打印技術為我們之前講過的3DP（粘合劑噴射成型），即利用粘合劑將石膏粉末粘結在一起，逐層堆積成三維實體。其特點是成型速度快，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、裝飾等模型及構件制作。Spectrum Z250的問世，標志著3D打印從單色還是邁向多色時代。

彩色3D打印機SpectrumZ250

石膏材料由于具有成型速度快、實現(xiàn)全彩打印等特點，可用于建筑、藝術、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每個病人進行個性化設計，并可依據(jù)受傷的嚴重程度設計。這種新型石膏保護架的優(yōu)點在于輕便耐用，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，可以用作骨修復材料，也是最早應用于組織修復的材料。

利用石膏材料打印的修復支架

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)生在手術前進行模擬演練（圖片來源：南極熊）

石膏還可以用于人像的制作，利用三維掃描技術實現(xiàn)人像的快速掃描與打印。運用高強度的復合石膏粉，可以打印出尺寸比例不等的人像。也可以用石膏制作個性化的模具，價格便宜，且易于成形，能夠滿足人們個性化定制的需求。

對人像進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漫模型

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

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