FDM 3D打印材料比较
简介
选择正确类型的材料来打印给定的物体变得越来越困难，因为 3D 打印市场看到了全新材料的定期出现。在 FDM 3D 打印中
历史上，PLA 和 ABS 一直是使用的两种主要聚合物，但它们最初的主导地位大多是偶然的，因此其他聚合物在 FDM 的未来发挥关键作用不应该有任何重大障碍.
我们现在看到新产品越来越受欢迎，包括纯聚合物和复合材料。在这项研究中，我们专注于当今市场上存在的主要纯聚合物：PLA、ABS、PET、尼龙、TPU（柔性）和 PC。我们在快照配置文件中总结了它们属性之间的主要差异，以便用户可以快速决定用于其应用的最佳聚合物。
方法论
材料通常分为 3 类：机械性能、视觉质量和工艺。在这种情况下，我们进一步分解这些类别，以更清晰地描绘聚合物的特性。材料的选择实际上取决于用户想要打印什么，因此我们列出了选择材料所需的关键决策标准（成本和速度除外）：
- 易于打印： 打印材料的难易程度：床层附着力、最大打印速度、打印失败的频率、流量精度、进料到打印机的难易程度等。
- 最大应力： 缓慢拉动物体时，物体在断裂前所能承受的最大压力。
- 断裂伸长率： 对象在断裂前被拉伸的最大长度。
- 抗冲击性： 突然撞击破坏物体所需的能量。
- 层粘合（各向同性）： 材料层之间的粘合力有多好。它与“各向同性”（=所有方向的均匀性）相关联：层的附着力越好，物体的各向同性就越强。
- 耐热性： 物体在软化和变形之前可以承受的最高温度。
由于以下两个原因之一，我们还提供了图表中未捕获的其他信息：
- 它们本质上既不是“好”也不是“坏”；它们只是适用于某些应用而不适用于其他应用的属性，例如刚性。
- 我们没有对其进行良好的定量评估，但我们知道这是一个重要因素，例如耐湿性或毒性。
结果
每种材料都按照以下标准按 1（低）到 5（高）等级进行排名。这些是 FDM 工艺的相对等级——如果考虑到其他制造技术，它们看起来会大不相同。使用来自 Optimatter 的数据，聚合物按照不同的标准进行了排名：
用这些材料打印您的零件：
PLAABSPET尼龙TPU
解放军
PLA 是最容易打印的聚合物，并提供良好的视觉质量。它很硬，实际上很结实，但是很脆。
| 优点 | 缺点 |
|---|---|
| 生物来源，可生物降解 | 低耐湿性 |
| 无味 | 不容易粘起来 |
| 可以用砂纸后处理，也可以用亚克力上漆 | |
| 良好的抗紫外线性 |
ABS
当需要更高的耐温性和更高的韧性时，通常选择ABS而不是PLA。
| 优点 | 缺点 |
|---|---|
| 可以用丙酮蒸气进行后处理以获得光泽的表面 | 紫外线敏感 |
| 可以用砂纸后处理，也可以用亚克力上漆 | 打印时有异味 |
| 丙酮也可以做强力胶 | 潜在的高烟气排放 |
| 耐磨性好 |
宠物
PET 是一种稍软的聚合物，具有良好的圆润性，并具有一些有趣的附加特性，但几乎没有主要缺点。
| 优点 | 缺点 |
|---|---|
| 可以接触食物 | 比PLA和ABS重 |
| 高耐湿性 | |
| 高耐化学性 | |
| 可回收 | |
| 耐磨性好 | |
| 可以用砂纸进行后期处理，也可以用丙烯酸树脂上漆 |
尼龙
尼龙具有出色的机械性能，尤其是非柔性长丝的最佳抗冲击性。然而，层粘附可能是一个问题。
| 优点 | 缺点 |
|---|---|
| 良好的耐化学性 | 吸收水分 |
| 高强度 | 潜在的高烟气排放 |
TPU
TPU主要用于柔性应用，但其非常高的抗冲击性可以打开其他应用。
| 优点 | 缺点 |
|---|---|
| 耐磨性好 | 后期处理困难 |
| 良好的耐油脂性 | 不容易粘起来 |
电脑
PC 是所有材料中最坚固的材料，由于性能非常相似，因此可以成为 ABS 的有趣替代品。
| 优点 | 缺点 |
|---|---|
| 可杀菌 | 紫外线敏感 |
| 易于后处理（打磨） |
结论
选择正确的聚合物对于获得 3D 打印部件的正确性能至关重要，尤其是在部件具有功能用途的情况下。本文将帮助用户根据他们需要的特性找到合适的材料。然而，材料供应商也经常提供混合物或添加添加剂以改变纯聚合物的性能（例如添加碳纤维以使材料更硬）。我们不会在本文中讨论这些更复杂的配方，但您可以在 OptiMatter 的优化工具中找到其中一些产品的数据。
免责声明
- 本文中给出的等级是代表一般化学成分的平均聚合物，但性能会因用户购买的实际产品或供应商而异。
- 我们在本研究中的所有等级数据均由 3D Matter 测量，但耐热性除外，我们使用了多家灯丝供应商提供的玻璃温度。
- 对于称为“其他注意事项”的部分，我们结合了第三方评估和我们自己的观察。
- 我们在本文中讨论的尼龙类型是尼龙 6，而不是尼龙 11 或 12。
- 视觉质量经过测试，没有任何重要的后期处理。有一些方法可以使打印件平滑并显着提高给定聚合物的视觉质量（例如，在 ABS 上使用丙酮蒸气）。
- 3D 打印聚合物的毒性仍未得到很好的了解，并且是一个可能在未来发挥更大作用的因素。我们对毒性的评论基于 Azimi 等人的一项研究。 [1]
[1] Azimi 等人，超细颗粒和挥发性有机化合物的排放，来自商用多丝台式三维打印机，环境科学与技术，2016 年
非常感谢 3D Matter 与我们的社区分享这项材料研究。
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