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)學等領(lǐng)域發(fā)展迅速。3D打印主要是利用計算機構(gòu)造三維結(jié)構(gòu)的模型并控制材料在計算機代碼的指令下一層一層堆積形成物體來實現(xiàn)增材制造。
目前用于3D打印的塑木復(fù)合材料主要有木粉塑料復(fù)合材料、竹粉塑料復(fù)合材料和秸稈塑料復(fù)合材料3種。其中塑料基體主要集中在PLA和PE上，植物纖維則主要是利用木材、竹材和秸稈作為填充增強體；涉及的3D打印方式有FDM、SLS和LOM，主要是適用于FDM的線材研究較多。WPC兼具生物質(zhì)纖維與塑料的特性，充分發(fā)揮了兩者的優(yōu)點，硬度和剛性比純塑料更高，尺寸穩(wěn)定性也有所提升，同時復(fù)合材料的防腐蝕性和防潮性明顯上升、耐候性顯著加強，也較易進行二次加工，且制件具有木材質(zhì)感，成本低廉。用這種生物質(zhì)纖維改性塑料的塑木復(fù)合材料作為3D打印材料，既可以一定程度緩解木材資源匱乏的壓力，另一方面還能改善塑料生產(chǎn)帶來的環(huán)保問題。
由于木質(zhì)纖維是最易獲得且相對容易處理的植物纖維，所以對于木粉塑料復(fù)合材料的研究也開始得最早，且研究得最為全面和透徹。材料是3D打印的核心基礎(chǔ)之一，同時也是目前制約3D打印技術(shù)發(fā)展與推廣的瓶頸。目前國內(nèi)3D打印用塑木耗材的研究主要集中在塑木復(fù)合線材的制備和改性上。線材成型技術(shù)流程已有成熟路線，改性研究的焦點則是以塑木界面相容性的提高、復(fù)合材料力學性能提升和脆性得到改善三方面為主。塑木復(fù)合材料作為3D打印材料還有一些瓶頸問題需要突破：一是復(fù)合材料的穩(wěn)定打印性能有待提升，急需解決打印不順暢的問題。二是復(fù)合材料品種較少，功能比較單一，研究主要集中在PLA與木材、竹材纖維的復(fù)合，秸稈、稻殼、麥苗等其他生物質(zhì)纖維與PLA的復(fù)合還較為少見。三是缺少塑木3D打印材料方面的實施標準，建立并完善技術(shù)標準體系，行業(yè)內(nèi)實行統(tǒng)一的質(zhì)量標準，確保材料的穩(wěn)定和可靠，也是塑木3D打印行業(yè)亟待解決的問題。預(yù)計未來可能的發(fā)展方向主要有四個方面：一是大范圍大體量地引進廢棄塑料作為生產(chǎn)原材料，可節(jié)約成本且一定程度解決廢棄塑料污染問題；二是擴展植物纖維品種和來源，引進稻殼、麥苗等其他植物纖維，回收廢棄家具、廢棄農(nóng)林邊角料等；三是提高耗材中植物纖維含量，開發(fā)高含量植物纖維同時保持良好性能的塑木3D打印耗材；四是塑木耗材的功能性開發(fā)，開發(fā)阻燃、防霉、防蟲、抗紫外光降解甚或多功能的可打印塑木耗材。
3D打印用塑木復(fù)合材料的應(yīng)用拓寬了3D打印耗材領(lǐng)域，由塑料為主向綠色材料發(fā)展，是一種低成本、可降解的環(huán)境友好型材料，將之與3D打印結(jié)合具有較好的市場應(yīng)用前景。目前采用各種天然纖維用于塑木復(fù)合材料原料的研究呈增長趨勢，這種復(fù)合材料可充分利用木材加工剩余物、廢舊回收木竹材及家具、農(nóng)業(yè)剩余物秸稈稻殼等和各種廢棄塑料，既可以保護有限的木材資源，同時緩解難降解性塑料對環(huán)境的影響，尤其是聚乳酸基生物質(zhì)復(fù)合材料，兩種主要原料都是可生物降解的綠色環(huán)保材料，吻合當前“低碳環(huán)保”理念。3D打印塑木復(fù)合材料憑借其優(yōu)勢具有潛在的發(fā)展空間，復(fù)合材料的阻燃、防霉、耐候等功能性的發(fā)展會不斷拓展其應(yīng)用，塑木復(fù)合材料已在工藝品、手機殼、復(fù)合門窗、建筑等方面得到應(yīng)用，深受市場歡迎。當前我國尚未出臺專門針對3D打印用塑木復(fù)合材料性能檢測的統(tǒng)一標準，應(yīng)盡快制訂這些標準以指導(dǎo)生產(chǎn)。今后隨著植物纖維/塑料復(fù)合材料的研究不斷發(fā)展、相關(guān)標準的建立與完善，其在3D打印中的應(yīng)用也會越來越廣泛，成為3D打印的一個越來越重要的分支材料。
