3d打印材料介绍，3d打印技术材料有哪些
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|1.1 简介与传统制造技术相比，3D打印无需预制模具，无需在制造过程中去除大量材料，无需复杂的锻造工艺即可获得最终产品。任何一个。因此，可以实现生产中的结构优化和材料节省，从而实现节能。 3D打印技术的兴起和发展与3D打印材料的发展密不可分，而由于不同应用领域所使用的耗材种类不同，材料的丰富性和发展将决定其广泛的用途（见图1）。
图1 3D打印材料
这些3D 打印材料是专门为3D 打印设备和工艺开发的，通常呈粉末、丝、片或液体的形式，而不是常规的塑料、石膏或树脂。常用的粉末状3D打印材料的粒径范围为1100m，具体取决于打印设备类型和操作条件，要求球形度较高。
尽管据说目前有超过200种3D打印材料，但仍然没有足够的3D打印材料可用于复杂的现实产品。这些3D打印材料可分为石化产品、生物制品、金属制品、石灰混凝土制品等。还可以根据不同材料的制造工艺进行分类，如表1所示。
表1 按工艺分类的材料示例
1.2 主要材料介绍目前，业界常用的3D打印材料有以下几种。
1、工程塑料工程塑料是指用作工业零部件和外皮材料的工业塑料。它是一种用于零件和外壳材料的工业塑料，具有优异的强度、耐冲击性、耐热性、硬度和耐老化性。工程塑料是目前应用最广泛的3D打印材料，常见的有ABS、PC材料、PLA、尼龙材料等。
(1)ABS是FDM中最常用的3D打印材料。这种热塑性材料价格便宜、耐用、略带弹性、重量轻且易于挤出，非常适合3D 打印。有象牙色、白色、黑色、深灰色、红色、蓝色等多种颜色可供选择，具有高强度、耐高温、耐冲击、耐弯曲等工程塑料的特性，可用作最后的部分。马苏。它是消费类3D 打印机用户中最受欢迎的打印材料，适用于玩具打印和创意家居装饰等应用。
ABS 材料通常通过装入灯丝线圈并通过3D 打印喷嘴加热使其熔化来进行打印。由于喷嘴在注射后需要立即固化，因此喷嘴的加热温度控制在比ABS材料的热熔点高1至2。不能调节温度的产品不能一起使用，这就是为什么从正品制造商那里购买印刷材料是一个好主意。
这种材料有很多缺点。首先，它的熔点比PLA更高，在ABS打印过程中需要加热平台。其目的是防止第一层印刷品冷却过快而翘曲或收缩。另一个缺点是，与其他材料相比，ABS在打印过程中释放的有害物质量远高于PLA，因此在打印ABS时，一定要将打印机放置在通风良好的地方。它。打印机必须安装在密封的机箱内，并配备空气净化装置。
图2 ABS材质
(2)PLA塑料
PLA 塑料保险丝也是一种常用的3D 打印材料，特别是在消费类3D 打印机中。 PLA是一种可生物降解的环保材料，源自玉米、甜菜和甘蔗等可再生资源。与ABS 不同，PLA 通常不需要加热平台，这使得PLA 更易于使用，更适合低端3D 打印机。 PLA 塑料有多种颜色，包括半透明的红色、蓝色、绿色和全透明材料。 PLA的另一个优点是打印时不会产生难闻的气味，使其相对安全，适合家庭和教室使用。出于与ABS 相同的原因，PLA 也需要更加通用。
图3 PLA材料
(3)工程PC部分
PC材料是真正的热塑性材料，具有工程塑料的所有性能。具有高强度、耐高温、耐冲击、耐弯曲等性能，且表面层合、精度平均，可作为最终零件。 PC材料样品可直接组装使用，广泛应用于交通运输行业、家电行业等。 PC比ABS材料强度大约高60%，具有超级工程材料的特性。
图4 工程PC材质
2、TPE/TPU柔性材料TPU（Thermo Plastic PU，热塑性聚氨酯弹性体橡胶）是一种常见材料，是Thermo Plastic Uretha热塑性聚氨酯弹性体的缩写。主要分为聚酯型和聚醚型，硬度范围广（60HA-85HD），耐磨，耐油，透明，弹性好，拉力强，拉力高，韧性好，耐老化性能。它是一种成熟且环保的材料。 TPU 是一种弹性体，介于橡胶和塑料之间，通常用于商业应用，制造汽车零部件、家用电器、医疗用品、鞋底、智能手机外壳和腕带等产品。作为一种柔性材料，TPE，尤其是聚氨酯TPU，可用于制造特别可拉伸的制品。然而，打印难度更大，尤其是远程送纸的3D打印机，很难控制柔性材料的前进和缩回。
图5 TPU材质
3、亚克力亚克力又称PMMA或有机玻璃，来源于英文单词Acrylic（丙烯酸塑料），化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯。亚克力材料具有良好的表面光洁度，可用于打印透明和半透明的产品，现在也用于制作正畸治疗的牙齿模型。
图6 亚克力材质
4、尼龙铝粉材料（alumide） 将尼龙粉与铝粉混合，采用SLS技术印刷而成的材料。具有金属光泽的表面效果，常用于印刷装饰品、首饰等创意产品。
图7 尼龙铝粉材料
5.陶瓷陶瓷粉末采用SLS烧结而成，釉面陶瓷制品可以用来盛放食物，很多人用陶瓷来打印个性化的杯子，当然3D打印无法完成陶瓷的高温烧制，这一步目前需要高温烧制打印后的温度。陶瓷材料也是工业3D打印材料必不可少的材料，具有高强度、高硬度、耐高温、密度低、化学稳定性好、耐腐蚀等优异性能，应用于航空航天、汽车、生物材料等领域.它就是用来做这样的事情的。它可以应用于广泛的行业。当然，陶瓷材料的硬脆特性使其加工成型特别困难，尤其是需要通过模具成型的复杂陶瓷零件。模具加工成本高、开发周期长，难以满足产品不断更新的需求，但我们相信这一挑战将在不久的将来得到克服。
图8 陶瓷材质
图8 陶瓷材质
6、树脂树脂是SLA（立体光刻）光固化成型的重要原料，目前应用最广泛的是光敏树脂，有透明、半固态等多种类型，用于光固化成型的中间工艺。设计.可制作.由于它比FDM具有更高的建模精度，因此可以用作生物模型或医学模型。
图9 感光树脂
7.玻璃：目前正在测试真正的玻璃，玻璃粉末是使用SLS技术打印的，玻璃材料有很多变体，例如树脂和聚丙烯。
图10 玻璃材质
8.不锈钢不锈钢坚硬而坚固。不锈钢粉末采用SLS 技术3D 烧结而成，有银色、青铜色和白色可供选择。不锈钢可用于制作模型、现代艺术品以及许多功能性和装饰性物品。
3D 打印不锈钢通常用于珠宝、功能部件和艺术品。下图所示的3D 打印餐具由不锈钢制成，表面镀有最终的银。使用3D打印不锈钢首饰，生产效率显着提高，缩短时间40%以上，降低生产成本20%以上，特别是对于结构复杂、小批量的个性化定制加工，现在变得更容易。
图11 使用不锈钢材料打印的工业物体
9.其他金属——银、金、钛金属3D打印中使用的金属粉末通常要求纯度高、球形度好、粒度分布窄、氧含量低。目前，用于3D打印的金属粉末材料主要有钛合金、钴铬合金、不锈钢、铝合金等。所有这些金属材料都是使用SLS粉末烧结的。黄金和白银可用于打印珠宝，钛金属是高端3D打印机常用的材料，用于打印飞机部件。
金属3D打印材料广泛应用于石油化工、航空航天、汽车制造、注塑模具、轻金属合金铸造、食品加工、造纸制造、电力工业、珠宝首饰、时尚等领域。金属粉末快速成型是激光快速成型从原型制作直接走向快速制造的发展趋势。它加快了新产品的开发速度，具有广泛的潜在应用。选择性金属粉末用于烧结的常用金属粉末有以下三种：
(1)在金属粉末和有机粘合剂的混合物的情况下，将两种粉末以固定比例均匀混合并激光烧结。
(2)两种金属粉末的混合物。其中一种熔点较低，在激光烧结过程中充当粘合剂。
(3)对于单一金属粉末，特别是高熔点金属的单一烧结，需要在短时间内达到熔化温度，这就需要高功率的激光。直接金属烧结的强度问题是多孔结构导致零件密度较低和机械性能较差。
图12 金属3D打印材料
10、彩色印刷及其他材料彩色印刷有两种情况。一种是两种或更多种颜色的相同或不同材料从每个喷嘴中挤出。最常用的是消费类FDM 双喷嘴打印机。组合两种或多种材料会产生有限数量的颜色组合。另一种则利用喷墨打印机的原理，将不同的染料组合起来，与粘合剂混合，注入粉末状打印材料中并让其凝固，理论上可以打印出“真彩色”3D物体。打印材料通常为树脂、聚丙烯和ABS。
图13 彩色打印
当今市场上最常用的3D 打印材�**ㄋ芰希ㄈ鏏BS、PLA、尼龙和光聚合物）和金属（如钢、银、金、钛和铝）。在这两类中，可以根据市场应用和市场需求重新分类。
(1)市场上应用最广泛的
从目前的市场情况来看，塑料材质已经成为消费品生产的主流。简而言之，我们日常生活中看到的3D打印产品由四种材料制成：ABS、PLA、尼龙和光聚合物。
（二）市场需求最广泛的项目
从最长远的市场需求和未来发展来看，金属材料制造的产品市场十分迫切。尤其是在航空航天、国防、汽车等行业的应用，具有很大的发展空间。
与传统制造技术相比，3D打印不需要预制模具，不需要在制造过程中去除大量材料，也不需要复杂的锻造工艺来获得最终产品。因此，在生产中可以实现结构优化、材料节约、能源节约。 3D打印技术用于新产品开发、快速单件小批量零件制造、复杂形状零件制造、模具设计与制造、难加工材料制造、形状设计检验、装配检验、快速逆向工程。因此，3D打印产业越来越受到国内外的关注，并将成为具有广阔发展潜力的下一代产业。