近日，据魔猴网了解，加拿大初创公司Fortis3D正在推出两款针对工业应用的新型3D打印聚合物材料，它们分别是PA-GF20和PK-GF20。在推出新材料的同时，Fortis3D还对每种长丝的材料特性进行了详细分析，以方便工程师根据材料优势寻找到合适的应用场景。基于聚合物工程背景，Fortis3D的科学家和工程师团队创造了增强型聚酰胺（PA，或称尼龙），以及聚酮（PK）3D打印长丝，这些长丝比其他长丝更坚固，而且玻璃纤维含量更低。

Fortis3D的业务经理WayneLam说："我们发现，市场上大多数纤维增强的长丝可以生产出相对强大和坚硬的部件，但它们远不如用于传统的注塑纤维增强树脂强大。我们还想让更多的用户能够使用高强度的材料，而不仅仅是那些拥有昂贵工业机器的用户。考虑到这两个目标，我们开发了这两种材料，使其成为市场上最强的材料，甚至允许使用中端打印机的用户制造非常高强度的零件。”

△PA6GF吸湿图。图片来自Fortis3D

PA-GF20和PK-GF20的特点

Fortis3D的PA-GF20和PK-GF20碎玻璃纤维增强材料是用于3D打印高性能功能部件。除了优异的机械强度外，这两种材料还具有耐化学、耐高温、耐冲击和耐磨损的特点，使它们在恶劣的环境中经久耐用。这些材料的应用范围从工业终端部件覆盖到夹具。行业中的大多数其他玻璃纤维增强长丝使用非常短（100-300µm）的研磨玻璃纤维，并将其纳入各种树脂。尽管它们具有良好的强度和可打印性，但可能会很脆。切碎的玻璃纤维较长（3毫米），提供非常高的强度，同时保留了基础塑料材料的更多韧性，但在加入时更具挑战性。这两种类型的纤维在复合过程中通常会分解得更多，导致最终产品中的纤维更短，因此在加工时必须采取预防措施，以尽量减少纤维的断裂。

△使用PK-GF20的3D打印部件。图片来自Fortis3D

关于PA-GF20和PK-GF203D打印材料的技术数据

Fortis3D的研发团队优化了纤维负载量和加工变量，以产生该领域中 "最强 "的纤维增强PA长丝之一，其玻璃纤维负载较低。减少的玻璃纤维负载增强了打印性能、喷嘴磨损和表面光洁度。为了在调节后仍能达到78MPa的高抗拉强度，研发团队还采用了一种化学耦合剂，以加强玻璃纤维和聚合物基体之间的粘合力。与注塑成型相比，拉伸强度保持率超过90%，比其他领先品牌的玻璃纤维和碳纤维增强尼龙材料更坚韧。与典型的PA6GF长丝相比，采用与Fortis3D的SnapPrint PA类似的尼龙共聚物时，吸湿率降低了30%。与PA6GF长丝相比，即使将长丝放置在环境条件下，串线现象也会降到最低。

△按天数计算的水分保留的示意图。图片来自Fortis3D

聚酮（PK）是丙烯、乙烯和一氧化碳的三元共聚物，其特点与PA12相似，但吸湿性较低，耐化学性和耐冲击性更高，摩擦和磨损也相应减少。它还能在吸湿后保持机械强度，与尼龙不同。在环保方面，聚酮生产过程中产生的二氧化碳比尼龙生产少60%。然而，由于PK打印中过度翘曲和对大多数床胶粘剂及材料缺乏粘附力，因此单独打印非常困难。为了解决这个问题，Fortis3D的开发团队创造了一种专有配方，大大减少了翘曲，只用PVA胶水就能符合大多数床面材料。添加了切碎的玻璃纤维以增强强度和刚度，从而使这种材料可以与行业中其他碳纤维或玻璃纤维增强的尼龙相媲美，而没有过度吸收水分的危险。与典型的PA6GF长丝相比，吸湿性降低了约70%，这意味着在一周的环境条件下，串联是有限的，零件强度不受影响。

目前Fortis3D在售的长丝系列产品包括SnapPrint PA、Lignum PLA、BioDuro Metallic PLA等。Fortis3D表示，其长丝是由优质材料制成的，每一个线轴在发货前都被限制在严格的质量控制标准内。据Fortis3D称，该公司的生产设施通过了GMP认证，并根据ISO 9001:2015标准进行了注册，确保每批产品在直径、椭圆度和颜色方面具有"行业领先"的一致性。