近年來，3D 打印以其特殊的增材制造方式，在產(chǎn)品原型、珠寶制作、生物工程與醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域發(fā)展迅速。3D 打印主要是利用計(jì)算機(jī)構(gòu)造三維結(jié)構(gòu)的模型并控制材料在計(jì)算機(jī)代碼的指令下一層一層堆積形成物體來實(shí)現(xiàn)增材制造。
目前，3D打印的成型方式多樣，如選區(qū)激光燒結(jié)、光固化成型、熔融沉積成型(FDM) 等，其中由于FDM成型設(shè)備簡單，易于操作而成為國內(nèi)使用最為廣泛的技術(shù)。適用于FDM 3D打印的材料種類以塑料為主，如聚乳酸 (PLA)、丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料、聚碳酸酯等，其中 PLA 由于具有可完全生物降解的特性而受到研究人員的廣泛關(guān)注，但是PLA存在價格高的缺點(diǎn)。麥秸粉來源豐富可再生，對環(huán)境無污染，且價格低廉，將 PLA 與麥秸粉共混制備用于FDM 3D打印的塑木復(fù)合材料，不僅可以降低材料的成本，還可以使FDM 3D打印出的制品具備天然木質(zhì)感。有研究以 PLA／麥秸粉塑木復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度作為評價指標(biāo)，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及極差分析與方差分析方法對復(fù)合材料的制備工藝進(jìn)行了研究及優(yōu)選，為FDM 3D打印復(fù)合材料提供理論依據(jù)。
研究結(jié)果證明：
(1) 隨著麥秸粉平均粒徑的增大，塑木復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度都呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，其中沖擊強(qiáng)度的變化尤為明顯，當(dāng)麥秸粉的平均粒徑為120 μm 時，彎曲強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度均達(dá)到最大值，分別為 60.51MPa與12.84kJ／m2。
(2) 隨著麥秸粉含量的增加，塑木復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度均不斷下降，當(dāng)麥秸粉的添加量從1%增加到5%時，彎曲強(qiáng)度下降了16.41%，沖擊強(qiáng)度下降了20.05%。
(3) 偶聯(lián)劑KH550的添加可以提高塑木復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度，相對而言，對沖擊強(qiáng)度的作用效果更加顯著，當(dāng)KH550的添加量從2%增加到8%時，沖擊強(qiáng)度提高了 28.36%。
(4) 隨著MAPP添加量的增加，塑木復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。當(dāng)添加1%的MAPP時，塑木復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度分別為62.68MPa，11.91kJ／m2，達(dá)到最大值。
3D打印技術(shù)，又稱增材制造，綜合了數(shù)字建模技術(shù)、機(jī)電控制技術(shù)、信息技術(shù)、材料科學(xué)與化學(xué)等諸多前沿技術(shù)，被譽(yù)為“第三次工業(yè)革命”的核心技術(shù)。3D打印技術(shù)不僅在生產(chǎn)上可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、節(jié)約材料，還可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件、模具的設(shè)計(jì)與制造等。因此，3D打印技術(shù)受到國內(nèi)外越來越多的關(guān)注，具有廣闊的發(fā)展前景。
