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常见3D打印材料:全面介绍

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:3D打印机需要打印材料,尤其是FDM机型需要将打印材料制作成线状的材料,我们通常称为线材。通过使用Stratasys多材料3D打印机,用户在打印某一件原型时,3D打印机能一次性完整打印出全彩色、具备色彩纹理和多材料的模型,无须花费时间进行后期喷漆和装配。

常见3D打印材料:全面介绍

3D打印机需要打印材料,尤其是FDM机型需要将打印材料制作成线状的材料,我们通常称为线材(3D打印耗材)。时下,3D打印材料的种类有很多,常见的有ABS、PLA、尼龙(Nylon)。

1.ABS

ABS是一种常用的热塑型高分子材料,质量轻,机械强度高,经常应用在模具注塑、挤出打印。ABS一个明显的缺点是需要在高温环境下打印(通常挤出头温度要设定在210~240℃),并且由于挤出材料的温度明显高于室温,热胀冷缩现象严重,打印丝极易变形、收缩。ABS的软化温度在100℃左右,所以不适合高温应用场合。另一个显著的缺点是在打印过程中会产生强烈的气味,需要在通风的环境下进行。

2.PLA

PLA是一种新型生物降解材料,可以用植物(如玉米)淀粉制作而成,价格低廉、绿色环保、无毒,由于有良好的生物可降解性,使用后能被自然界中的微生物完全降解,最终生成二氧化碳和水,不污染环境,这对保护环境非常有利。PLA要求打印温度低,通常可以在180~220°C打印,软化温度在60°C左右。PLA打印材料强度高、弹性小、不易变形,强外力作用下易破损。图2-16为PLA。

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图2-16 PLA

我们很难单独从外观判断出ABS和PLA,观察对比后发现,ABS呈亚光,而PLA很光亮。如果加热到195℃,PLA可以顺畅挤出,ABS则不可以;加热到220℃,ABS可以顺畅挤出,PLA会出现鼓起的气泡,甚至出现炭化现象而堵住喷嘴

3.尼龙

尼龙并不像ABS、PLA那样常用,但是在SLS类型3D打印机中使用广泛。尼龙打印件柔软耐磨,并且具有自润滑的特性,适合打印齿轮等部件。尼龙也有很多明显的缺点,相比ABS、PLA更黏稠,经常出现打印成堆的情况,且更易翘曲。打印尼龙时,需要注意尼龙一定要保持干燥,含水分的尼龙很容易堵住打印头

4.其他材料

从其他成型技术方面考量,3D打印材料还有很多。如:

(1)DLP/SLA成型技术下的树脂材料使用光敏树脂打印出来的物品,表面较为光滑、成型质量高,所以许多DLP机型被定位珠宝级别。光敏树脂一般是液化状态,若长期不使用容易导致硬化,并且该材料具备一定的毒性,在不使用的状态下需要对其进行封闭保存。光敏树脂价格较贵,由于使用时需要将其倒进器皿内,所以容易导致浪费。图2-17为采用光敏树脂打印的模型。(www.xing528.com)

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图2-17 采用光敏树脂打印的模型

(2)金属金属(如铝、铁、钢、银、金、钛等)一般用于工业级别的机型。就成型技术而言,选择性激光烧结技术(SLS)、直接金属激光烧结技术(DMLS)、电子束熔炼技术(EBM)都有相对应的金属材料。这些成型技术一般需要粒状物料进行成型,材料一般都为粉末。图2-18为采用金属打印的模型。

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图2-18 采用金属打印的模型

(3)陶瓷陶瓷也是选择性激光烧结技术(SLS)所使用的打印材料。使用陶瓷可以制作各种颇富艺术气息的陶瓷制品,如瓷杯、瓷勺等。值得我们注意的是,同食品3D打印技术一样,如选择FDM陶瓷3D打印技术也需要后期烧制过程。

另外,还有各种性能的材料,如具有磁性的材料、可导电的材料、仿木质材料、弹性材料、类似混凝土的坚硬材料、用于生物3D打印的特殊材料等,这些材料适用于不同应用领域,展现其各自的特色。当然,在3D打印领域还有各种意想不到的材料(例如泥土),食用材料(例如巧克力),变色材料,沙子等。

能适应多种材料的3D打印机目前已经推出,如Stratasys在2016年新推出的3D打印机,在原彩色多材料3D打印机的基础上增加了更多功能,赋予用户更丰富的色彩及材料选择——超过360000种不同的色彩和多种材料特性,从刚性到柔性,从不透明到透明,应有尽有。

通过使用Stratasys多材料3D打印机,用户在打印某一件原型时,3D打印机能一次性完整打印出全彩色、具备色彩纹理和多材料的模型,无须花费时间进行后期喷漆和装配。

在模型同一部位使用大量不同的色彩和材料,从而在成品上体现不同的材料属性,这不仅缩短了打印时间,而且能满足几乎任何应用需求的模型、原型及部件的制作要求,包括加工工具、模具、夹具与卡具等。图2-19为一次打印的彩色运动鞋

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图2-19 一次打印的彩色运动鞋

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