3D打印入门必读篇(三):3D打印材料有哪些

3D学堂
3D虎 2018-08-29 15:26:10 15505
微导读:

目前,3D打印材料约有200余种,通常对于耐热性、灵活性、稳定性以及敏感性有着极高的要求,均是专门针对3D打印设备和工艺而研发。

  由于完全改变了传统制造工业的方式和原理,作为关键核心技术的3D打印俨然已成为各国制造业先进与否的技术衡量标准。知名3D打印顾问公司Wohlers Associates近日发布的《Wohlers Report 2018》显示:2017年增材制造行业整体增长21%,市场价值超过12.5亿美元。行业数据显示,截至2020年,3D打印市场的价值将高达210亿美元。



  3D打印制造技术主要由三大要素组成:精准的三维设计;强大的成型设备;满足制品性能和成型工艺的材料。


  目前,3D打印材料约有200余种,通常对于耐热性、灵活性、稳定性以及敏感性有着极高的要求,均是专门针对3D打印设备和工艺而研发。


  可见,在3D打印风暴席卷永利线上娱乐场官网的今天,作为其中关键部分的3D打印材料无疑正帮助搅动这场风暴。作为3D打印的“墨水”,3D打印材料开发难度大、成本高,目前仍是构建3D打印生态圈的掣肘因素。


  俗话说“巧妇难为无米之炊”,3D打印材料之于3D打印的重要性不言而喻!今天,就让我们好好“爆料”一下这些3D打印材料。



  工程塑料


  作为当前应用最广泛的一类3D打印材料,工程塑料占商用3D打印材料的90%以上,应用于FDM设备,是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。主要包括热塑性材料和热固性材料。目前常见的工程塑料主要有以下几类:


  ABS:当前最热门的FDM 热塑性塑料之一,通常呈丝状;具有良好的热熔性与冲击强度,是通过熔融沉积3D打印的首选工程塑料。优点在于打印出的部件机械强度好且稳定性高。同时,还可与可溶性支撑材料一起使用。可以进行多种颜色选择,甚至可以自定义颜色,比如Stratasys 公司的ABS plus材料在FDM技术的辅助下就能提供象牙色、白色、黑色等九种颜色的选择。


  PC:白色工程塑料,可与FDM技术相结合制造出耐用的永利娱乐场官网、工具或最终产品零件。与ABS塑料相比,PC材料具有更好的强度、耐高温性、抗冲击性等优点,因此可以作为最终零部件使用于超强工程制品的应用。使用PC材料制作的样件可直接装配使用,广泛应用于汽车制造、航空航天、医疗器械等领域。



  PA:机械强度高,且具有一定柔韧性,耐热,耐摩擦。Stratasys 公司的FDM Nylon 12具有出色的强度特性和抗疲劳性,并可抗中度腐蚀性化学品,适于重复闭合、卡扣式和抗振动部件,而Stratasys的FDM Nylon 6同时具有优于其他热塑性塑料的强度和韧性,可经受严格的功能测试,是汽车、航空航天、消费品和工业制造行业中的产品制造商和开发工程师的理想选择。


  光敏树脂


  因具有较快的固化速度,光敏树脂表干性能优异,成型后产品外观平滑,可呈现透明至半透明磨砂状。因具有良好的液体流动性和瞬间光固化特性,使得液态光敏树脂成为3D打印耗材用于高精度制品打印的首选材料。目前主要有以下三类:


  齐聚物:含有不饱和键的低分子聚合物,种类多,以各类丙烯酸树脂最为常见。齐聚物是光固化材料中最为基础的材料,决定了光敏树脂的黏度、硬度、断裂延伸率等基本物理化学性能。



  反应性稀释剂:是含有双键的小分子溶剂。反应性稀释剂调节体系的黏度,降低齐聚物的黏度,避免喷头因黏度过高而堵塞。反应性稀释剂还参与到光固化反应之中,影响到聚合反应的动力学、聚合程度以及固化物的物理性质等。


  光引发剂:最为关键的组分,决定了光固化材料的质量与光固化反应的速度。可根据引发辐射的能量不同而分为紫外线引发剂和可见光引发剂。由于紫外光引发剂具有存储稳定的优点,现在3D 打印市场上所用的光引发剂都是紫外光引发剂。


  金属材料


  3D打印金属材料以金属粉末、金属箔以及金属丝的形式存在。金属材料现阶段市场份额较小,但扩张速度最快。


  金属材料可以用于选择性激光烧结(SLS)、直接金属激光烧结(DMLS)、电子束熔炼(EMB)等工业级别的3D打印机。若把金属材料加入到某些工程塑料材料(如ABS)中去,则可制成适用于FDM 机型的具有一定金属属性的线材。


  在3D打印金属材料的过程中,需要考虑金属的固液相变、表面扩散和热传导等因素,而金属粉末的形态直接影响3D打印产品的质量。如今常见的金属材料包括钛合金、不锈钢、钴铬合金和铝合金等材料。金、银等贵金属粉末材料偶尔也会被用于打印首饰或艺术品等。



  陶瓷材料


  硅酸铝陶瓷粉末可用于3D打印陶瓷产品,一般呈粉末状,通常用于选择性激光烧结(SLS)打印机。3D打印用的陶瓷粉末是陶瓷粉末和某一种粘结剂粉末所组成的混合物。


  陶瓷粉末和粘结剂粉末的配比,会直接影响到陶瓷零部件的性能。粘结剂份量越多,烧结比较容易,但在后处理过程中零件收缩比较大,会影响零件的尺寸精度。粘结剂份量少,则不易烧结成形。


  陶瓷材料具有高强度、耐高温和耐腐蚀等优点,具有应用于航空航天和汽车等领域的潜能。同时,陶瓷材料可以选择的颜色很多,可打印出形态逼真、色彩丰富的产品,是工艺品、建筑和卫浴产品的理想选择。


  生物用高分子材料


  生物3D打印材料主要包括支架材料与直接细胞打印材料。支架类3D打印材料需满足:良好的生物相容性,对细胞及机体无毒害;良好的生物降解特性,可完全被机体降解吸收或排出体外;良好的机械特性,具备一定的力学强度及可塑性,结构可长时间保持稳定,具有较高的孔隙率;良好的表面相容性,利于细胞在材料表面黏附与生长。主要分为以下几类:


  PLA:3D打印起初使用得最好的原材料,具有多种半透明色和光泽质感。它源于可再生资源—玉米淀粉和甘蔗,无毒无味,是能够降解的环保型塑料。


  PETG:具有出众的热成型性、坚韧性与耐候性,热成型周期短、温度低、成品率高,兼具PLA和ABS的优点。


  PCL:是一种生物可降解聚酯,熔点较低,常常用作特殊用途如药物传输设备、缝合剂等,同时还具有形状记忆性。在医学领域,可用来打印心脏支架等。


  其他3D打印材料


  碳纤维材料是一种新兴的3D打印材料,强度是钢的五倍而重量却只有其1/3,且还具有耐高温及耐腐蚀等优点。


  导电打印材料是热塑性材料的一种,可用于制造具有电子或是机械功能的3D打印产品,如电路板、手电筒以及可穿戴的照明设备等。


  通过上述解析


  您应该对3D打印材料有了更多的了解吧!我们也相信,随着新材料技术的不断发展与推陈出新,未来还将出现更多更好的实用型3D打印材料。想要了解更多的相关信息,请继续关注3D虎。


  延伸阅读:3D打印入门必读篇(二):3D打印材料有哪些?


(来源:互联网) 关键词: 3D打印材料 3D打印 3D打印技术
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