3D打印使用什么材料？

随着技术的不断发明，越来越多的材料被用于3D打印。 3D 打印市场不再局限于聚合物，因为有多种材料可供开发。

塑料、金属和陶瓷可以生产多种产品以适应不同的应用。您知道甚至豆油、巧克力和湿纸也可以制作 3D 打印吗？ 继续阅读以了解如何选择这些材料以及哪些是您不能使用的。

3D 打印使用什么材料？

让我们看看 3D 打印中使用的不同材料的关键特性和缺点。

尼龙

尼龙是一种合成热塑性聚酰胺，是用于 3D 打印的最流行的塑料物质。使其成为 3D 打印的理想选择的原因在于它的灵活性、低摩擦性和耐用性。这种材料也是纺织品和制作配饰的常见选择。

尼龙丝（见亚马逊）是复杂或精致几何形状的理想选择。它主要用作熔融长丝制造或熔融沉积建模 3D 打印机中的长丝材料。它价格便宜，是最坚固的塑料材料之一。

优点

• 这是一种耐用的材料。
• 它具有良好的强度与柔韧性比。
• 变形最小。
• 易于染色或着色。

缺点

• 它具有吸湿性，因此需要保持干燥。
• 保质期为一年。
• 它可能会在冷却过程中收缩，从而降低打印精度。
• 并非与所有打印机兼容。

ABS 塑料

这种热塑性灯丝材料是用作 3D 打印机灯丝的首选。 ABS也是家庭和个人3D打印最常用的材料之一。

对于需要高质量原型产品的工程师和制造商来说，ABS 是一个不错的选择。

优点

• ABS 易于访问。
• 它的价格适中（见亚马逊）。
• 它有多种颜色。
• 它比尼龙更耐用。

缺点

• 打印时需要加热床。
• 由于熔点高，如果在打印时冷却可能会翘曲。
• 它是不可生物降解的。
• 它在高温下会散发出有毒、难闻的烟雾。

高抗冲聚苯乙烯 (HIPS)

这种材料在 FDM 打印机中用作支撑结构。它的易用性可以比作ABS。但是，两者的溶解能力不同。例如，HIPS完全溶于柠檬烯。

优点

• 很容易剪。
• 它可以制作复杂的模型和作为支撑材料。
• 轻巧流畅。
• 抗冲击和防水。
• 价格实惠（请参阅亚马逊上的价格）。

缺点

• 如果没有适当的热流，它可能会堵塞打印机的输送管和喷嘴。
• 它会产生难闻的烟雾。

树脂

这是 3D 打印的另一个常见选择。树脂材料通常用于 DLP、SLA、CLIP 和 Multijet 技术。有几种与3D打印兼容，包括韧性树脂、可浇注树脂、柔性树脂等。

优点

• 树脂可用于多种应用。
• 树脂的收缩率低。
• 它具有高度的耐化学性。

缺点

• 树脂相当昂贵（参见亚马逊上的价格）。
• 树脂过期。
• 高光反应性，因此需要适当的储存。
• 如果受热可能会过早聚合。

聚乳酸 (PLA)

PLA来自玉米淀粉和甘蔗等可再生资源。由于易于打印和安全，它是学习机构的典型选择。此外，PLA还适用于FDM桌面打印。

优点

• 低翘曲，因此打印起来毫不费力。
• PLA 可在冷表面上打印。
• PLA 适合打印比 ABS 更清晰的特征和角。
• PLA 有多种颜色可供选择（参见亚马逊）。

缺点

• PLA 不是很坚固。
• 在极端高温下会变形。

黄金和白银

这些金属丝以粉末形式加工，是用于 3D 打印的最坚固的金属丝。它们主要用于制作珠宝。这些金属丝使用的印刷工艺包括直接金属激光烧结和选择性激光熔化。

优点

• 高导电性。
• 耐热且耐用。

缺点

• 非常昂贵。
• 完善耗时且乏味。
• 高反射率和导热性，使其难以使用。
• 需要极高的温度，因此不适合在典型的 FDM 3D 打印机中打印。

不锈钢

熔融和激光烧结（参见 3D 打印机）是使用不锈钢打印时使用的方法。该材料适用于两种类型的技术：DMLS 和 SLM。鉴于不锈钢有利于构建坚固的材料和细致的工作，因此它非常适合用于制作钥匙链、螺栓和微型模型等。

优点

• 可热处理以提高硬度和强度。
• 非常适合高强度应用。
• 高度耐腐蚀。
• 延展性高。

缺点

• 打印很耗时。
• 这对预算不友好。
• 打印尺寸有限。

钛

这是最轻、最坚固的 3D 打印材料，表面粗糙度适中。钛通过直接金属激光烧结打印。钛丝主要应用于医药、航天、航天等高科技领域。

优点

• 它在设计中提供了更高的分辨率和复杂性。
• 适用于高精度应用。
• 它具有耐腐蚀和生物相容性。

骗局

• 相当昂贵。

陶瓷

陶瓷可以承受极端压力和温度而不会翘曲或破裂。它不太可能被腐蚀，也不容易磨损。因此，它比金属和塑料更耐用。

陶瓷通常与粘合剂喷射技术、立体光刻技术和 DLP（数字光处理）一起使用。

优点

• 它们适用于高精度的工作。
• 它们提供光滑、有光泽的饰面。
• 它们对热、酸和碱液具有很强的抵抗力。
• 它们有多种颜色。

缺点

• 陶瓷需要非常高的温度才能熔化。
• 它们不适合上釉和烧制工艺。
• 它们很脆弱，因此不适合用于互锁和封闭的组件。
• 不适合零件组装程序。

聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET/PETG)

PET 是另一种常用的塑料材料，用于热成型工艺中的 3D 打印。与玻璃纤维等其他物质结合，还可制成工程树脂。

在 3D 打印中，PETG 比 PET 更常见，因为前者含有改性乙二醇。因此，它比 PET 更清晰、更不易碎且使用起来更轻松。灯丝（参见 Amazon）可与 FFF 和 FDM 技术配合使用。

优点

• 材料经久耐用。
• 它可回收且耐冲击。
• 可消毒。
• 它具有出色的附着力。
• 耐高温且坚固。
• 易于打印。

缺点

• 在紫外线下会降解。
• 表面容易划伤。
• 需要使用 3D 打印参数进行额外测试。

最常见的 3D 打印材料是什么？

在所有使用的 3D 打印材料中，塑料是最受欢迎的 .它适用于许多不同的应用，包括制造家用固定装置、3D 打印玩具、桌面用具、可动人偶和花瓶。

塑料有透明和充满活力的色调，最常见的是柠檬绿和红色。这些灯丝采用线轴包装，可能有哑光或闪亮饰面。

鉴于其坚固、光滑、柔韧和鲜艳的色彩，它的受欢迎程度很容易理解。更不用说，与其他 3D 打印材料相比，这是一个相对实惠的选择。

塑料消费品通常使用 FDM 打印机。该过程涉及将热塑性长丝依次熔化和模塑成不同的形状。最常见的 3D 打印塑料类型包括：

• 解放军 ，这是3D打印机中使用的最环保的材料之一。它有硬质和软质两种形式。未来几年，由聚乳酸制成的塑料可能会成为 3D 打印的首选。
• ABS灯丝 有多种颜色可供选择，在贴纸和玩具制作中很受欢迎。它也用于花瓶和珠宝。
• 聚乙烯醇塑料： 这是负担得起的家用打印机的典型选择。虽然不适合需要高强度的产品，但它是临时使用产品的不错选择。
• 聚碳酸酯： 它是 3D 打印中使用最少的塑料。它仅适用于在高温下使用喷嘴运行的 3D 打印机。它可用于制造成型托盘和经济实惠的塑料紧固件等。

3D 打印机制造的塑料物品有各种形状和一致性，从扁平和圆形到凹槽和网状。

哪些材料不能进行 3D 打印？

您不能打印无法熔化成能够被挤出的半液态的材料。以 FDM 3D 打印机的操作为例。这些打印机从线轴上熔化热塑性物质，具有 ± 0.05 或更低的严格公差。

在高温下燃烧而不是熔化的材料很难通过喷嘴挤出。

我们可以使用选择性激光烧结将粉末金属粘合成实体模型。

只要您能满足公差和半液体状态，应该可以打印该物质。以下是一些不能用于 3D 打印的材料：

• 原木或木制品（不过，您可以将木纹与 PLA 结合起来，用于 3D 打印）。
• 面料/衣服。
• 干纸。
• 岩石和土壤 - 尽管您可以将火山岩熔化成熔融状态。
• 皮革和动物制品。

选择合适的 3D 打印材料

打印 3D 模型时，您必须首先考虑您的材料类型。上面我们已经看到了不同3D打印材料的优缺点和应用。

让我们更仔细地检查一下，看看在他们身上寻找什么。

• 抗拉强度

这是指您的材料在张力下抵抗折断的能力。它不仅表示材料的延展性，还可以表示其强度。一些物质会急剧断裂，而更具延展性的物质，如金属和塑料，在折断前会发生变形。

机械、结构和静态部件需要高强度材料，因为破损是不可接受的。需要高强度材料的行业有建筑、航空和汽车。如今，与以前的注塑成型塑料（如 ABS 和聚丙烯）相比，3D 打印可提供相似甚至更高的拉伸模型。

• 杨氏模量

这表示材料在拉伸应力下对长度变化的抵抗力。刚性材料具有较高的杨氏模量并且更耐变化。在选择结构和机械部件的材料时，高杨氏模量至关重要。

• 伸长率

伸长率是材料在断裂点处精确拉伸的程度。硬质材料（如脆硬塑料）的伸长率通常较低，而柔软、有弹性的材料在断裂前会拉伸多次。

伸长率对于建筑和施工来说是必要的，其中结构需要明显变形而不是突然折断。

• 抗弯强度

弯曲强度也是材料在负载下的抗断裂性，如拉伸强度。然而，载荷随着弯曲强度的不同而不同。因此，它反映了材料的拉伸强度和压缩强度。

大多数塑料具有紧密一致的拉伸和弯曲强度。一些具有均匀结构的材料具有相同的拉伸强度和弯曲强度。 SLA 是同质的，这是优于其他 3D 打印技术的优势。这是因为无论方向如何，组件都具有相似的强度。

• 弯曲模量

这是指材料的抗弯曲性。刚性材料具有高模量，而弹性材料具有低模量。弯曲和杨氏模量也有密切的关系。

在制造钢弹簧，尤其是板簧，以及结构件或支撑梁时，弯曲模量至关重要。

• 冲击强度

材料对静载荷和突然冲击有不同的反应。冲击强度极大地影响材料的韧性。脆性材料由于其可以承受的变形有限而具有最小的韧性。温度也会影响韧性，低热量会降低材料的韧性。

这个因素在各种应用中都至关重要，例如制作安全护目镜和防护罩。

• 吸水率

塑料材料在潮湿条件下或浸没时会吸收一些水。尽管某些塑料的吸湿性比其他塑料高，但在塑料成品中，最小的差异可能无关紧要。然而，在塑料零件和原材料加工中，耐热性是一个至关重要的考虑因素。

当塑料材料加热到大约 150°C 以上时，水分的存在会导致水解。然后，这会导致长链分子裂解为短链分子，从而削弱材料。如果这发生在 3D 打印之前，它会削弱材料，导致产品质量差。因此，应将吸水能力强的原料储存在干燥条件下。

新型创新 3D 打印材料

3D 打印机不再主修塑料。一些最新的 3D 打印机与回收材料兼容。

例如，一位设计师开发了一种能够使用湿纸纤维的 3D 打印机 .它坚固耐用，为塑料材料提供了良好的解决方案。此外，它提供了一个高效的循环系统，因为它可以回收旧的成品。

食品行业在 3D 打印方面拥有一些最新的创新。 Universal Favorite 公司开发了一种 3D 打印模具，用于制作独特的巧克力系列。

用于医疗植入物 3D 打印的新型聚合物正在兴起。例如，赢创 ，一个特殊的化学品牌，推出了植入级 PEEK 灯丝。据他们介绍，这种新材料是首创的可用于颌面外科和骨科的 PEEK 基丝。

结论

上述 3D 打印材料指南将使您轻松选择适合您任务的材料。随着3D打印行业和世界的多样化，将会有更多的线材可供使用。

选择正确的材料对于高效的 3D 打印至关重要。充分了解可用于 3D 打印的不同材料后，操作可以变得迅速并生产出高质量的产品。