3d打印材料种类，3d 打印材料
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|在3D打印领域，3D打印材料一直起着举足轻重的作用。因此，3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础。材料开发在一定程度上决定了3D打印是否可行。广泛使用。目前，3D打印材料主要有工程塑料、光敏树脂、橡胶材料、金属材料、陶瓷材料，还有彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料、糖等食品材料等。 3D打印领域的应用。这些用于3D打印的原材料是专门为3D打印设备和工艺开发的，与常见的塑料、石膏、树脂等不同，通常是粉末状、丝状、层状或液体等。通常，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，一般要求球形度较高。目前市场上有200多种3D打印材料，并且随着技术的发展和进步，材料的种类将不断更新。那么如何才能更好、更快、更系统地理解内容呢？
目前3D打印常用的材料有哪些？ABS树脂ABS是目前产量最多、应用最广泛的聚合物，有机地综合了PS、SAN、BS的性能，具有韧性、硬度、刚性等性能。 ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，其中A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。 ABS塑料一般不透明，具有明亮的象牙色外观，无毒无味，具有良好的冲击强度、良好的尺寸稳定性、电性能、耐磨性、耐化学性、染色性、成型性和机械加工性，在所有性方面均优异。
PLA塑料PLA（聚乳酸）是一种新型可生物降解材料，由源自可再生植物资源（如玉米）的淀粉原料制成。聚乳酸具有优良的相容性、降解性、力学性能、物理性能，适用于吹塑、热塑性等多种加工方法，易于加工，应用广泛。它具有良好的光泽度和透明度，以及优异的拉伸强度和延展性。
提示：ABS 还是PLA？哪种3D 打印耗材最好？
PLA 和ABS 材料可以制作的东西种类繁多，并且有很多重叠之处。为此，单从普通产品很难判断，但相比之下，ABS具有磨砂质感，而PLA则具有非常明亮的印象。当加热到195度时，PLA可以顺利挤出，但ABS则不能。当加热到220度时，ABS可以顺利挤出，但PLA可能会起泡或烧焦。碳化会堵塞喷嘴，非常危险。 工程塑料工程塑料是指用作工业零部件和外壳材料的工业塑料。与其他材料相比，在强度、抗冲击、抗老化、硬度等性能指标上具有均衡优势。因此，它也是3D打印中应用最广泛的材料。常见的工程塑料种类有工业ABS材料、PC材料、尼龙材料等。
工业ABS材料是一种热塑性工程塑料，常用于FDM（熔融沉积成型）快速成型工艺。具有强度高、韧性好、耐冲击等优点。典型变形温度在90C以上，可机械加工（钻孔、攻丝）、喷漆和电镀。
PC材料是真正的热塑性材料，具有工程塑料的所有性能，如高强度、耐高温、耐冲击、耐弯曲等，可用作最终零件。 PC材料制成的样品可直接组装用于交通运输行业和家电行业。 PC材料虽然颜色比较单色，只有白色，但其强度比ABS材料高约60%，具有超级工程材料的特性，广泛应用于家电、家用电器、汽车制造、航空航天、医疗设备等都有。和其他领域。
尼龙材料为白色粉末，SLS尼龙粉末材料具有质轻、耐热、摩擦系数低、耐磨等特点。粉末粒径小，模型精度高。烧结件不需要特殊的后处理，可以获得高拉伸强度。虽然颜色的选择不如PLA、ABS那么广泛，但可以通过喷漆或浸染的方式选择性着色。热变形温度110，主要应用于汽车、家电、家用电器、艺术设计、工业制品等领域。特点：烧结温度——粉末熔化温度180；烧结件不需要特殊的后处理，即可获得高抗拉强度。另外，尼龙粉末烧结的快速成型工艺需要较高的预热温度，需要保护气氛，对设备性能要求较高。
PC-ABS材料是应用最广泛的热塑性工程塑料之一。 PC-ABS结合了ABS的韧性与PC材料的高强度和耐热性，主要应用于汽车、消费电子、通信行业。在FORTUS 设备上使用这种材料创建的原型强度比使用传统FDM 系统创建的零件强度高出约60%，从而可以减少热量PC-ABS 可用于打印塑料零件。 PC-ISO材料是一种白色热塑性材料，已通过医疗卫生认证，具有高强度，广泛应用于制药和医疗器械行业的手术模拟、颅骨修复、牙科等专业领域。同时，它具有PC的所有功能，因此也可以用于食品和药品包装行业，创建的样品可以用作概念模型、功能原型、制造工具和最终组件。 PSU材料是一种琥珀色材料，热变形温度为189C，在热塑性材料中具有最高的强度、最高的耐温性和最高的耐腐蚀性，通常作为最终零件，用于航空航天领域. 广泛应用于、交通运输行业、医疗行业。 PSU材料可以带来直接的数字化制造体验，其性能非常稳定，与RORTUS设备配合使用时，可以达到令人惊叹的效果。热固性塑料：环氧树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂、氨基树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、芳香族杂环树脂等热固性树脂具有高强度、耐火等特性，适合与粉末激光器一起使用，非常适合用于烧结成型。使用3D打印。哈佛大学工程与应用科学学院和维斯生物工程研究所的材料科学家合作开发了一种可3D 打印的环氧基热固性材料。这种环氧树脂可以3D 打印成建筑结构部件，用于轻型建筑。 光敏树脂光敏树脂由聚合单体和预聚物组成，具有良好的流动性，具有遇光瞬间固化的特性，适合3D打印打印高精度产品，是耗材的首选材料。光敏树脂具有较快的固化速度和优异的表面干燥性能，使得成型后的制品外观光滑，呈透明至半透明的霜状制品。特别是，光聚合物树脂含有低气味和低刺激性的成分，使其非常适合个人桌面3D打印系统。
somos NEXT材料呈白色，是一种新型类PC材料，韧性非常好，基本达到选择性激光烧结（SLS）生产的尼龙材料的性能，但精度和表面质量更好。采用somos NEXT材料制成的零件具有迄今为止最高的刚度和韧性，同时保留了光固化3D材料的优点，例如做工精细、尺寸精确和美观，应用于汽车、家电、消费品等。电子等领域。
somos11122材料接近真正的透明塑料，具有优异的防水性和尺寸稳定性，并且可以表现出类似于ABS和PBT等工程塑料的性能，非常适合用于汽车、医疗和电子产品领域。 somos19120 材质为粉色，是一种特殊的铸造材料。成型后可直接替代精密铸造蜡膜母模，避免了模具开发风险，大大缩短了周期，并具有灰留量低、精度高的特点。环氧树脂是一种易于铸造的激光快速成型树脂。灰分含量极低（800残灰0.01%），可用于熔融石英和氧化铝高温型壳系统，不含重金属锑，可用于生产高精度快速铸造模具。 橡胶材料橡胶材料具有不同级别弹性材料的性能，如硬度、断裂伸长率、撕裂强度和拉伸强度，使其非常适合需要防滑或柔软表面的应用。 3D打印橡胶制品主要包括家用电器、医疗器械、汽车内饰、轮胎、垫片等。
金属材料
3D打印所用的金属粉末一般要求纯度高、球形度好、粒径分布窄、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、铝合金材料，还有用于珠宝打印的金、银等，我们还有贵金属粉末材料。
金属3D打印材料的应用领域非常广泛，包括石化工程应用、航空航天、汽车制造、注塑模具、轻金属合金铸造、食品加工、医药、造纸、电力工业、珠宝和时尚。
采用金属粉末进行快速成型是激光快速成型的趋势，从原型制造转向快速直接制造，这显着加快了新产品的开发速度，并带来了广泛的应用可能性。金属粉末的选择性烧结方法常用三类金属粉末：（1）金属粉末与有机粘结剂的混合物，以及两种粉末按均匀比例混合并激光烧结；Masu。 (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)烧结单一金属粉末，特别是高熔点金属，需要非常强大的激光才能在短时间内达到熔化温度。多孔零件密度低，机械性能差。工具钢金属材料工具钢因其优异的硬度、耐磨性和抗变形能力，以及即使在高温下也能保持切削刃的能力而适用。模具H13热作工具钢是能够承受不确定时期的工艺条件的工具之一。不锈钢金属材料不锈钢与碳钢的不同之处在于其铬含量。合金钢中铬含量最低为10.5%，使其具有防锈、耐腐蚀的能力。
奥氏体不锈钢316L具有高强度和耐腐蚀性，可在较宽的温度范围直至低温下使用，因此广泛应用于食品加工和医疗领域，以及航空航天、石油化工等工程领域。马氏体不锈钢15-5PH，又称马氏体时效（沉淀硬化）不锈钢，具有高强度、优异的韧性、耐腐蚀性，可进一步硬化，且不含铁素体。目前，它广泛应用于航空航天、石化、化工、食品加工、造纸和金属加工等行业。马氏体不锈钢17-4PH在高达315时具有高强度和韧性，耐腐蚀性强，在激光加工条件下具有优异的延展性。合金金属材料金属3D打印材料应用最广泛的金属粉末合金主要包括纯钛及钛合金、铝合金、镍基合金、钴铬合金、铜基合金等。目前市场上使用的钛合金为纯钛，也称为商业纯钛，分为一级粉末和二级粉末，二级粉末比一级粉末强度高，并且在大多数情况下具有耐腐蚀性。应用程序。也配备了。纯钛2级具有优异的生物相容性，因此有望在医疗行业有广泛的应用。钛是钛合金工业的关键。目前，用于金属3D打印的钛合金主要是5号钛合金和23号钛合金。由于其优异的强度和韧性、耐腐蚀性、低比重和生物相容性的结合，广泛应用于航空航天和汽车制造。它具有非常理想的应用，由于其强度高、模量低、抗疲劳能力强，用于生物医学植入物的生产。 23级钛合金纯度更高，是牙科和医疗用途钛的神圣等级。铝合金目前用于金属3D打印的铝合金主要包括铝硅AlSi12和AlSi10Mg。铝硅12 是一种轻质增材制造金属粉末，具有优异的热性能。可用于薄壁零件，如热交换器和其他汽车零件。它还可用于航空航天级原型和生产零件。零件：硅和镁的结合增加了铝合金的强度和刚度，使其特别适合薄壁和复杂形状的零件，具有良好的热性能和较低的重量。市场上使用的是铜基合金——青铜粉。铜基合金，俗称青铜，具有优异的导热性和导电性，与自由设计相结合，可以产生复杂的内部结构和冷却通道，使其适用于更多应用。例如，半导体器件还可用于薄壁和复杂几何形状的微型热交换器。使用贵金属材料的3D打印产品在时尚界的影响力越来越大。世界各地的珠宝设计师似乎从3D 打印快速原型技术中获益最多，因为它是创意产业中其他制造方法的强大且便捷的替代方案。在珠宝领域，常用黄金、纯银、黄铜等。
陶瓷材料陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐高温、密度低、化学稳定性好、耐腐蚀等优异性能，在航空航天工业、汽车工业、生物工业等方面得到广泛应用。 3D打印陶瓷产品不渗透、耐热（高达600C）、可回收且无毒，但不是很坚固，使其成为炊具和餐具（杯子、碗、盘子、鸡蛋）的理想选择。可用作杯子、杯垫）。 ）以及烛台、瓷砖、花瓶、艺术品等家居装饰材料。然而，陶瓷材料的硬脆性质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要。
选择性激光烧结陶瓷粉末在陶瓷粉末中添加了粘合剂。包覆粉末的制备过程与包覆金属粉末的制备过程类似。涂层陶瓷包括Al2O3、ZrO2和SiC。粘合剂有多种类型。粘结剂包括金属粘结剂和塑料粘结剂(包括树脂、聚乙烯蜡、有机玻璃等)，也可以使用无机粘结剂。目的：（1）将陶瓷粉末与结合剂按一定比例混合，烧结均匀，经过二次烧结工序，得到铸造用陶瓷模壳，制造金属零件。 (2)也可直接制造工程陶瓷零件，烧结后经热等静压，最终零件的相对密度可达99.9%，可用于增加耐磨性和耐热性，可用于工业目的。耐用的陶瓷部件，例如油浸轴承。
复合石膏粉（全彩砂岩）是3D打印领域应用最广泛的材料之一。全彩砂岩制成的物体色彩感强烈，3D打印产品表面具有颗粒感，使打印纹理更加生动，赋予物品特殊的视觉效果。由于其质地脆，容易划伤，不适合打印经常放置在室外或潮湿环境中的物体。然而，如果设计师想要以多种颜色打印他们的设计，他们通常会选择彩色砂岩。这是因为可以以良好的层次和分辨率打印多种颜色。用砂岩打印的模型更加完美、逼真。因此，全彩砂岩被广泛用于制作模型、肖像、建筑模型等室内展品。
蓝蜡和红蜡采用多喷嘴三维打印（MJM）技术，表面光滑，采用蜡模精密铸造，超越了以往的纯模型制作和展示功能。可与标准熔模和铸造工艺一起使用的熔模铸造应用是石蜡模型失蜡铸造工艺，用于生产珠宝、服装、医疗器械、机械零件、雕塑、复制品和收藏品。
如何选择3D打印材料？选择合适的型号通常需要考虑成本、材料性能（力学性能、力学性能、化学稳定性）、进一步加工后最终产品的细节以及特殊的使用环境等因素。 成本按最重要的成本计算（不包括后加工成本和人工成本）。我们打印了相同结构体积的材料球，根据一造网提供的各种耗材的价格，发现同体积10000mm3的产品的制造成本如下。 PLA 塑料塑料树脂全彩砂岩尼龙蓝色打蜡金属。因此，从产品成本来看，PLA塑料和ABS塑料是最低的，最能满足低成本耗材的需求。这里需要注意的是，在设计由PLA塑料和ABS塑料材料制成的产品时，悬挂结构或向上角度最好大于45度，如果小于45度则需要额外的支撑。也就是说，如果低于45度，那就是造假，成本就高。 材质性能方面，0.5mm的PLA树脂和ABS树脂在细节上比蓝蜡的0.1mm低，比银材质高1.0mm，中等水平没有特别值得注意的点。关于最小壁厚，对于正常产品来说，1.0mm PLA塑料和ABS塑料的最小壁厚与最低0.6mm壁厚大致相同，属于正常范围，也是最常见的，我们可以保证您的产品要求都满足了。产品形状要求。同样，最小壁厚可以满足大多数普通产品，但不能小于1.0毫米。请注意，如果不小于1.0毫米，在印刷过程中会变形，造成印刷缺陷。在最大精度方面，由于材料本身的因素，0.3mm PLA塑料的最大精度略低于平均水平，而0.1mm ABS塑料则相对准确。但这种最高精度可与工业最高精度相媲美，完全满足制造商生产创意产品的需求。同时，PLA和ABS塑料的FDM工艺相对简单，可以使用台式电脑进行打印和制造。台式机器的使用与工业机器相比，在精度和批量生产方面可能略有不同，但更低的成本和更方便的生产绝对可以满足您常规的产品需求。 后处理：关于产品的后处理，颜色的方法有多种，如喷漆（着色）、浸染、电镀等。由于国内染色技术不成熟且价格昂贵，而电镀操作复杂且成本相对较高，因此从方便性上来说，喷漆（着色）是目前最便捷的方法。当然，PLA和ABS塑料的颜色选择很多，几乎任何颜色都可以选择，而且比较简单易行。关于表面纹理和支撑处理，就PLA塑料而言，PLA材料的3D模型较硬且耐热性较低，因此抛光它们会使其变得越来越粗糙，因此目前没有比这更好的表面处理方法。纹理和支撑。对于ABS树脂来说，可以进行抛光，但使用一定比例的碱性溶液会使表面光滑有光泽，表面处理效果会很高。 应用方向除了上述三个要素外，根据打印模型创建的目的，应用方向大致可分为外观验证和结构验证两类。外观验证模型：工程师设计制作原型模型来验证产品的外观，或直接使用且外观要求较高的模型。外观验证模型看得见、摸得着，让设计师直观地将自己的创意体现在物体上，可以避免。外观验证模型的制作在新产品开发和产品外观评审过程中至关重要。
基于外观验证模型的需求，我们首先推荐使用光敏树脂3D打印（包括ABS树脂和透明PC材料）；结构验证模型：在产品设计从设计规划到批量生产的过程中，通常会使用模具。制作所必需的。制造模具的成本极高，大型模具价值数十万甚至数百万美元，如果在开模过程中发现结构问题或问题，损失可想而知。因此，创建结构验证模型可以避免这种损失，降低开模风险。基于结构验证模型的需要，如果精度和表面质量要求不高，建议首先选择机械性能高、价格低的材料，如PLA、ABS等材料。还有一些特殊的要求，比如如果需要导电性就需要金属材料，或者如果想要反制精致的首饰就需要使用蓝蜡。最受欢迎的材料及主要应用方向
当然，除了对材料进行清晰合理的分类、对其性能有清晰的认识外，作为3D打印行业的从业者，我们还需要对材料应用的方向有一个大致的了解。当今市场上最常用的3D打印材�**ㄋ芰希ˋBS、PLA、尼龙、光聚合物等）和金属（钢、银、金、钛、铝等）。这两个类别可以根据市场用途和市场需求重新分类。 （一）应用最广泛的市场从目前的市场情况来看，塑料材料在消费品的生产中占据主导地位。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。 （2）最广泛的市场需求从最广泛的市场需求和长远的未来发展来看，金属材料制成的产品的市场需求非常迫切。尤其是在航空航天、国防、汽车、医药等行业的应用，还有很大的发展空间。与传统制造技术相比，3D打印无需提前创建模具，无需在制造过程中去除大量材料，无需经过复杂的锻造过程即可获得最终产品。优化结构、节约材料、节约能源。 3D打印技术适用于新产品开发、单件、小批量零件的快速生产、形状复杂零件的生产、模具的设计与制作等。它还适合制造难加工材料。外观设计检测、装配检测、快速反馈工程等。因此，3D打印行业越来越受到国内外的关注，并将成为下一个具有广阔发展潜力的行业。欲了解更多信息，请关注同名微信公众号。