3D 打印柔性材料top选:性能对比与应用场景
3D 打印在柔性和橡胶类材料打印上提供巨大可能和多样选择。从生产级部件到创新酷炫的爱好者项目,值得深入了解。本文梳理 Xometry 可用技术的柔性材料选项。
不同 3D 打印材料的肖氏硬度指标
柔性聚合物关注的核心属性之一是肖氏硬度。
肖氏硬度标尺为比较不同材料提供通用基准,用硬度计测量。不同材料硬度用不同标尺:
- Shore OO 标尺:测量极软材料如凝胶(如凝胶鞋垫)
- Shore A 标尺:测量从极软柔性到几乎无柔性的半刚性塑料的广泛材料
- Shore D 标尺:测量极硬橡胶、半刚性和刚性塑料(如 PVC 管)
不同标尺有重叠。例如 Shore 95A 也等于 Shore 50D。
Xometry 可用 3D 打印柔性材料
不同打印技术需不同聚合物/树脂。详细看各技术所需材料及其性能。
热塑性聚氨酯 (TPU)
TPU 属热塑性弹性体 (TPE) 类别。TPE 跨度从 10 Shore OO 到 72 Shore D,覆盖三大标尺,最常用 Shore A 标尺。
TPU Polyurethane 88/95A
通用名 Ultrasint™ TPU01,专用于多喷嘴融合 (MJF)。热塑性聚氨酯,柔韧、高撕裂强度、细节好。TPU 3D 打印提供 ABS、PLA、Nylon 等材料难以实现的独特可能。
融合塑料和橡胶特性,TPU 可生产易弯曲压缩的弹性高耐用部件。材料呈硬橡胶特性——如滑板轮,支持多种终端应用。此外易打印,耐 UV 和水解。详见 TPU M95A 规格书。
技术:多喷嘴融合 (MJF)
Flex TPU/TPE 类
若需耐用、柔性、橡胶感材料,选择性激光烧结 (SLS) 用柔性 TPU/TPE 是完美选择。变形后回弹好、高 UV 稳定性,这种弹性体 SLS TPU 优势多。通过有趣结构设计,可为汽车到鞋类等行业 3D 打印部件。材料提供光滑白色表面,良好耐水解、优异减震。
技术:选择性激光烧结 (SLS)
TPU 材料也可用于 FDM 打印,但通常质量低于 SLS、MJF 等粉末技术,且价格差异不大。
TPU 关键性能
TPU 少数独家关键性能惠及多行业。
耐磨/耐划伤
高耐磨耐划伤意味着耐用和高美学价值。汽车内饰、运动技术部件等耐磨划伤关键应用中,TPU 优于其他热塑性材料。
UV 耐受性
除保持良好力学性能外,还显示非凡 UV 辐射稳定性,实现卓越色彩稳定性。浅深色部件均可依赖 TPU 的高耐划伤和 UV 性能,确保美学部件色牢度。
高柔韧性
TPU 提供高柔韧性、减震回弹,是鞋类、运动器材、骨科模型的绝佳选择。汽车内饰和空气滤清器盖也受益于此。
其他优势
- 宽温域良好柔韧性
- 优异低温和冲击强度
- 强耐候和高能辐射抗性
- 全硬度范围高弹性
- 耐油、油脂和多种溶剂
柔性 CLIP 树脂
CLIP 树脂是用于 Carbon DLS 3D 打印的高品质树脂类。Xometry 提供三种柔性 CLIP 树脂,查看视频概览:
- DLS EPU 40 (1:22)
- DLS FPU 50 (2:36)
- DLS SIL 30 (3:36)
DLS EPU 40(弹性聚氨酯)
EPU 40 是高性能聚氨酯弹性体,适合需高弹性和耐撕裂的应用。弹性聚氨酯 CLIP 树脂凭借高性能,在循环拉压载荷下表现优异。可拉伸弯曲,复原至原打印形状。
EPU 40 可比商用 TPU Shore 70A。EPU 树脂橡胶感、耐用、柔韧、可拉伸,层厚 100 µm (0.1 mm) 几乎不可见,部件极接近注塑件,极具原型价值。详见 EPU 40 规格书。
关键特性
- 高弹性
- 耐撕裂
- 化学和生物相容性
应用
- 垫圈和密封件
- 减震器
- 振动隔离器
DLS FPU 50(柔性聚氨酯)
FPU 50 为抗冲击、耐磨、耐疲劳的半刚性材料,适合承受重复应力的部件。适合强力卡扣、铰链机构、摩擦配合。FPU 因优异疲劳和耐热性可比聚丙烯。可打印 0.25 mm 薄特征,不像 EPU 40 那样橡胶感弹性。详见 DLS FPU 50 完整规格。
关键特性
- 韧性耐疲劳
- 高拉伸强度
- 高冲击和屈服强度
应用
- 卡扣
- 应力释放件
- 封装小型电路的支架
DLS SIL 30(硅胶)
SIL 为硅-聚氨酯材料,可比 Shore A 35 商用 TPE。CLIP 技术实现聚氨酯、氰酸酯基树脂等复杂化学新聚合物类别的 3D 打印,反映常见工程需求的多样化材料选择。详见 SIL 30 规格书。
关键特性
- 软触感
- 生物相容
- 耐撕裂
应用:
- 可穿戴(腕带、耳机垫)
- 医疗设备
所有 CLIP 树脂均适合长期 (>30 天) 皮肤接触。除 EPU 40* 仅适合皮肤接触外,均适合短期 (<24 小时) 黏膜接触。因此也用于医疗行业安全材料打印。
柔性材料成本对比
基于 Xometry 报价引擎对某 CAD 模型的三种树脂成本对比:
| 材料 | 单件成本 | 10件单价 | 100件单价 |
|---|---|---|---|
| TPU Polyurethane 88/95A (MJF) | 29.95€ | 12.37€ | 11.41€ |
| Flex TPU/TPE like (SLS) | 25.84€ | 23.24€ | 21.41€ |
| EPU 40 | 212.44€ | 48.82€ | 48.82€ |
| FPU 50 | 436.53€ | 100.31€ | 100.31€ |
| SIL 30 | 632.56€ | 159.24€ | 159.24€ |
结论
大众市场上 3D 打印柔性材料主要两类:TPU(可用 FDM、MJF、SLS)和 CLIP 树脂。寻求经济型部件选 TPU,需高强度、耐撕裂等先进性能选昂贵的 CLIP 树脂。
所有选项均在 Xometry 可用,上传 CAD 文件查看价格选项。
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