选择正确的 3D 打印材料：综合指南

3D 打印使用多种材料，每种材料都有不同的特性和应用。选择正确的 3D 打印材料至关重要，因为它直接影响打印物体的质量、耐用性和功能。每种材料都有其独特的属性和用例，因此了解每种材料的优点和缺点至关重要。 

本文将讨论用于 3D 打印的最常见和最好的材料、它们的特性以及应用。

最适合 3D 打印的材料

表1总结了最常见的3D打印材料的优点和缺点。下面列出了这些3D打印材料的简要说明：

1。 ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯）

ABS 是 3D 打印中应用最广泛的热塑性塑料之一，特别是在熔融沉积成型 (FDM) 工艺中。 ABS 源自石油原料，以其在注塑成型中的作用而闻名。它通常用于家用和消费品，例如乐高®积木、手机保护壳和自行车头盔。这些应用利用了 ABS 的显着特性，包括高抗冲击性、良好的拉伸强度和中等耐热性。 

在商业和工业环境中，由于其机械强度和成本效益，ABS 通常被选择用于功能原型设计和最终用途零件。然而，在爱好者中，与 PLA 或 PETG 等更易于打印的替代品相比，ABS 不太受欢迎。这主要是由于 ABS 在打印过程中容易变形，这通常需要加热打印床和封闭的构建室来保持尺寸精度。

ABS 拥有经济实惠和令人印象深刻的强度重量比。此外，它还有助于简单的后处理并提供多样化的调色板。值得注意的是，ABS 在打印过程中会释放出有气味且可能有害的挥发性有机化合物 (VOC)。为了缓解这种情况，建议在通风良好的空间或封闭空间内进行打印，并与打印区域保持距离是谨慎的预防措施。

要了解更多信息，请参阅我们的完整指南：什么是 ABS 塑料？

2。 ASA（丙烯酸苯乙烯丙烯腈）

ASA 是一种工程级热塑性塑料，在 3D 打印和注塑成型中通常被视为 ABS 的紫外线稳定替代品。它与ABS具有相似的化学结构，但用丙烯酸酯橡胶代替了丁二烯成分，显着增强了其抗紫外线、耐候性和环境应力开裂性。因此，ASA 特别适合户外应用，因为长期暴露在阳光下会导致 ABS 褪色或降解。

ASA 的强度、抗冲击性和耐热性与 ABS 相当。其玻璃化转变温度通常约为 105°C。然而，其在紫外线照射下卓越的颜色稳定性以及更强的抗黄变能力，使其在需要长期美观耐久性的应用中具有优势。 ASA 在 3D 打印过程中还表现出较低的翘曲倾向，有助于实现更一致的打印质量，特别是在半封闭或校准良好的桌面打印机中。

3。 PP（聚丙烯）

聚丙烯 (PP) 是一种半结晶热塑性塑料，因其优异的耐化学性、低吸湿性和高疲劳耐力而广泛应用于各个行业。在 3D 打印中，PP 由于其在重复应力下的耐用性，在活动铰链和柔性容器等应用中受到重视。然而，它也面临着打印挑战，包括对构建表面的粘附力差以及容易翘曲。这些问题通常需要专门的构建板或粘合技术。尽管如此，PP 仍然是功能原型和轻质、耐化学腐蚀零件的实用选择。

有关详细信息，请参阅我们的 PP（聚丙烯）指南。

4。 PLA（聚乳酸）

PLA（聚乳酸）是桌面 3D 打印中使用最广泛的长丝，因其易用性和低环境影响而受到青睐。 PLA 源自玉米淀粉或甘蔗等可再生资源，被认为是一种环保材料。然而，它是工业可堆肥的，而不是家庭可生物降解的，并且通常只能通过专门的设施回收。 PLA 具有相对较低的打印温度 (190–215°C)、最小的翘曲，并且在挤出过程中几乎没有气味，非常适合视觉原型、模型和低应力应用。根据添加剂和当地法规，它也被认为对于有限的食品接触是安全的。然而，PLA 也有局限性，包括抗冲击性较低、脆性和耐热性差，使其不适合承受机械应力或温度高于 60°C 的功能部件。 

PLA 有多种变体，包括丝状、轻质、再生、夜光、变色、碳纤维注入、木材填充和金属注入配方，以及用于特殊用途的柔性、半透明和高温 PLA 牌号。 

要了解更多信息，请参阅我们的 PLA（聚乳酸）指南。

5。碳纤维

碳纤维增强长丝是将短碳纤维束注入标准热塑性塑料（例如 PLA、ABS 或 PETG）中而制成的复合材料。这种增强材料显着提高了刚度和尺寸稳定性，同时减轻了整体重量，使这些长丝成为需要高刚度的功能部件的理想选择。与木材或金属粉末等其他填料不同，碳纤维往往会降低机械性能，而碳纤维往往会增强结构性能。然而，由于碳纤维的磨损性质，这些材料可能会导致标准黄铜喷嘴加速磨损，并可能增加堵塞的风险。为防止设备损坏并保持打印质量，建议在使用碳纤维注入长丝打印时使用硬化钢、红宝石尖或其他耐磨喷嘴。

6。尼龙

聚酰胺 (PA)，通常称为尼龙，是一种坚固耐用的 3D 打印材料，以其卓越的韧性以及耐高温和耐冲击性而闻名。它具有值得称赞的拉伸强度和机械强度，使其成为广泛应用的首选。

尼龙经常用碳纤维、玻璃纤维和 Kevlar® 等各种纤维进行增强，或者可以嵌入连续碳纤维以增强增强效果。它在高端工程领域得到广泛应用，包括齿轮、夹具、固定装置和工具的创建。此外，尼龙还有粉末形式，扩大了其应用范围。

虽然不像 PLA 或 PETG 等材料那么容易打印，但尼龙仍然是一个可行的选择。为了有效地使用尼龙，可能需要能够达到 300 °C 的高温喷嘴。此外，适当的储存也很重要，因为尼龙暴露在露天时很容易吸收水分。吸湿会导致材料降解，导致打印质量低于标准并降低强度。

7。 HIPS（高抗冲聚苯乙烯）

高抗冲聚苯乙烯 (HIPS) 是一种独特的 3D 打印材料，由聚苯乙烯塑料和聚丁二烯橡胶的混合物组成。这种组合产生了一种具有令人印象深刻的韧性和灵活性的材料。

虽然 HIPS 与 ABS 有相似之处，但它的独特之处在于其对高冲击力的卓越抵抗力。此外，它还具有易于涂漆、加工能力以及与各种粘合剂的兼容性等多功能性。 HIPS 还拥有食品加工应用领域 FDA 合规资格。

在3D打印中，HIPS主要用作支撑材料。其主要优势在于其在柠檬烯溶液中的溶解度，无需使用磨料或切割工具等劳动密集型去除方法。此属性简化了打印过程。此外，HIPS 可以进行平滑处理以实现光滑的表面，而这对于 PLA 来说往往是一项挑战。值得注意的是，虽然柠檬烯是一种从柠檬皮中提取的解决方案，但它可能会对 HIPS 以外的 3D 打印材料产生不利影响。

8。聚碳酸酯

聚碳酸酯长丝，通常称为 PC，是一种透明且耐用的材料，由于其极高的转变温度（约 150 °C），非常适合高温应用。 PC 表现出天然的灵活性，使其适用于各种情况，甚至是那些对打印物体施加巨大压力的情况。

然而，值得注意的是，PC 灯丝很容易吸收环境中的水分。这种吸湿可能会导致打印过程中出现翘曲或层分离等问题。为了缓解这些挑战，建议尽可能将 PC 灯丝存放在密封容器中。此外，考虑到打印温度较高，在使用 PC 时采取热防护措施至关重要。

有关详细信息，请参阅我们的 PC（聚碳酸酯）指南。

9。 PVA（聚乙烯醇）

聚乙烯醇 (PVA) 是一种水溶性热塑性塑料，主要用作双挤出 3D 打印中的支撑材料，特别是 PLA 和其他低温长丝。与需要柠檬烯才能溶解的 HIPS 不同，PVA 可以完全溶解在温水中，从而简化了后处理并减少了对刺激性化学品的需求。由于其柔软且可生物降解的特性，PVA 不适合用作独立的功能部件。然而，它非常适合具有内部空腔或需要可拆卸支撑的悬垂的复杂几何形状。 

一个主要缺点是，如果在不挤压的情况下加热，它会堵塞喷嘴，而且吸湿性很强，这意味着它必须存放在干燥、密闭的环境中，以避免吸收水分，从而降低打印质量。

10。树脂

树脂是 3D 打印中的通用材料。它包含各种技术，如立体光刻 (SLA)、数字光处理 (DLP) 和桶聚合中的液晶显示 (LCD)，以及 PolyJet 等材料喷射方法。树脂擅长高细节打印，并且通常足够坚固，适合打印后加工。

高温树脂对于制造小型原型注塑模具来说具有成本效益。标准树脂适合概念模型和功能模型等应用。快速树脂，也称为“筏树脂”，可以快速固化并防止零件变形。坚韧树脂模仿 ABS，是功能部件的理想选择。水洗树脂可以用水代替酒精简化清洁过程。柔性树脂具有类似于 TPU 的弹性，适用于需要高柔性的应用。植物基树脂使用大豆等环保来源。可浇注树脂和蜡树脂通过制作蜡模促进珠宝制造。透明/透明树脂虽然需要后处理，但适用于医疗和模型制作应用。夜光树脂可生产发光模型，生物相容性树脂和牙科树脂可满足医疗和牙科要求，但遵守不同的法规对于医疗应用至关重要。

11。镍钛合金

镍钛诺是一种镍钛合金，以其形状记忆和超弹性的独特组合而闻名，使其成为支架、导丝和正畸组件等医疗器械中的宝贵材料。它可以承受显着的变形，例如弯曲或扭曲，并且在受热或卸载时仍会恢复到其原始形状，具体取决于应用。这种行为是由于奥氏体和马氏体晶体结构之间的可逆相变所致。虽然就拉伸强度而言不是最强的材料，但镍钛诺以其承受极端弯曲而不会永久变形或断裂的能力而闻名，这使其在需要耐用性和灵活性的应用中脱颖而出。

12。柔性灯丝

TPE（即热塑性弹性体）属于一类兼具塑料和橡胶特性的材料。著名的例子包括 TPU（热塑性聚氨酯）和 TPC（热塑性共聚酯）等。这些塑料表现出卓越的柔软性和柔韧性。这使得它们在增材制造中越来越受欢迎，用于制造可拉伸或弯曲而不变形的可变形零件。尤其是 TPU，它具有卓越的耐用性，并且在耐磨、耐油、耐化学品和耐极端温度方面表现出色，性能优于 TPE 长丝。另一方面，TPC 以其耐高温和出色的抗紫外线性能而脱颖而出，在生物医学领域、可穿戴技术和医疗设备中找到了有价值的应用。 TPE 也有粉末和树脂形式。

虽然这些材料具有多功能性，但要实现成功的 3D 打印，需要精确控制打印过程，包括使用适当干燥的细丝、适当的床加热、喷嘴温度和打印速度。

13。木材

木质 3D 长丝是一种复合材料，通常由注入木纤维的 PLA 组成。目前有多种木质 PLA 3D 打印机耗材可供选择，包括松木、雪松、桦木、乌木、柳木、樱桃木、竹子、软木、椰子和橄榄木。然而，使用木质长丝需要权衡。虽然它提供了美观和触觉吸引力，但与其他材料相比，它牺牲了一些灵活性和强度。此外，木质填充丝会加速 3D 打印机喷嘴的磨损，因此使用时要小心。控制打印温度至关重要，因为过多的热量会导致烧焦或焦糖化的外观。尽管如此，您可以通过切割、打磨或绘画等打印后处理技术来增强木制作品的最终外观。

要了解更多信息，请参阅我们的木质长丝完整指南。

14。金属

金属是增材制造中增长最快的材料类别之一，特别是在工业和高性能应用中。它主要通过直接金属激光烧结（DMLS）和选择性激光熔化（SLM）进行加工。金属熔丝制造（通常称为金属 FDM）也被使用，通常用于原型设计或小批量生产，尽管它涉及二次脱脂和烧结步骤。

DMLS 和 SLM 已广泛应用于航空航天、汽车和医疗领域，因为它们能够生产复杂、高强度的金属零件，与传统的机加工或铸造方法相比，可以缩短交货时间并减少材料浪费。与需要模具和多个步骤的铸造不同，金属 3D 打印可以直接根据 CAD 模型制造近净形部件，从而降低模具成本和装配复杂性。

在 DMLS 和 SLM 中，金属粉末被选择性地逐层熔化或烧结，从而能够精确控制内部结构和几何形状。金属增材制造中常用的材料包括钛、不锈钢、铝、工具钢、青铜和镍基高温合金。这些材料支持广泛的应用，从功能原型到航空航天、医疗植入物和工业工具中的最终用途零件。

15。 PET和PETG长丝

PETG 是一种源自聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 的长丝，与塑料水瓶中的材料相同。然而，在PETG中，部分乙二醇被CHDM（环己烷二甲醇）取代，其名称中的“G”代表“乙二醇改性”。与未改性的 PET 对应物相比，这种改性产生的长丝具有更高的透明度、更低的脆性和更高的易用性。

PETG 是 ABS 的合适替代品，具有耐热性能且不会产生有毒烟雾。它也因其食品安全而广受欢迎。此外，PETG 可以通过打磨进行后处理，类似于 PLA。虽然大多数与 PLA 兼容的 FDM 打印机也可以处理 PETG，但可能需要更多的校准和工作才能获得最佳结果。

PETG 的优点包括与 ABS 相比易于印刷、能够保持光滑的表面以及方便的存储特性。然而，它也有一定的缺点，例如需要高打印温度，随着时间的推移，这可能会导致打印机组件磨损。虽然 PETG 由于其高粘性而在桥接方面可能并不出色，但此属性可转化为出色的层粘合力。值得注意的是，PETG 比 PLA 吸湿性更强，如果暴露在外，很容易出现大量拉丝和吸收空气水分等问题。

16。石墨和石墨烯

石墨烯和石墨是 3D 打印领域的新兴材料，因其独特的电学、热学和机械性能而受到重视。石墨烯是一种排列成六方晶格的单层碳原子，因其卓越的导电性、机械强度和轻质结构而特别引人注目。在3D打印中，石墨烯通常用作聚合物复合材料中的填充材料，以增强导电性和强度，而不是作为独立的可打印材料。 

这些石墨烯增强长丝适用于生产柔性电子元件，例如触摸传感器和 EMI 屏蔽部件。石墨烯还在储能设备、太阳能电池和结构复合材料等先进应用中进行研究。尽管石墨烯仍处于商业化的早期阶段，但其柔韧性、强度和导电性的结合使其成为功能性和多材料印刷领域有前途的添加剂。

为什么您应该了解 3D 打印中使用的材料

了解 3D 打印中的不同材料选项可以让用户就哪种材料最适合各种应用做出明智的决定。这也确保了打印的物体符合标准和功能要求。其次，它可以帮助用户做出具有成本效益的选择，优化他们的打印流程和预算。第三，对不同材料对环境影响的认识促进了可持续和环保的印刷实践。此外，了解材料与特定 3D 打印机的兼容性可确保打印过程顺利进行并最大限度地减少设备损坏。此外，在医疗保健和航空航天等行业，遵守严格的材料法规对于避免法律和安全问题至关重要。  

有关更多信息，请参阅我们有关 3D 打印指南的文章。

3D 打印中最常用的材料是什么？

PLA（聚乳酸）是最流行的非工业用途 3D 打印塑料，而尼龙是最常见的工业应用塑料。

3D 打印组件的材料选择很大程度上取决于其预期用途，以及针对特定应用量身定制的关键属性。以下是一般 3D 打印所必需的几个基本属性：

1. 伸长率
2. 熔化温度
3. 热变形温度
4. 冲击强度
5. 弯曲强度
6. 拉伸强度
7. 硬度

立体光刻 (SLA) 3D 打印的最佳材料

SLA 3D 打印拥有卓越的多功能性。它适合各种树脂配方，具有广泛的光学、机械和热性能，可与标准、工程和工业热塑性塑料保持一致。 3D打印中使用的常见树脂包括：

1. 标准树脂
2. 透明树脂
3. 树脂草案
4. 坚韧耐用的树脂
5. 硬质树脂
6. 聚氨酯树脂
7. 柔韧且有弹性的树脂
8. 医疗和牙科树脂
9. ESD（静电放电）树脂
10. 阻燃树脂
11. 陶瓷树脂

选择性激光烧结 (SLS) 3D 打印的最佳材料

虽然与 FDM 和 SLA 相比，SLS 的材料选择更为有限，但可用材料表现出出色的机械性能。 SLS 3D打印可以打印的材料包括：

1. 尼龙和复合材料
2. TPU

熔融沉积成型 (FDM) 3D 打印的最佳材料

FDM 3D 打印的主要材料是 ABS 和 PLA，有多种组合可供选择。先进的 FDM 打印机还可以适应以增强特性而闻名的专用材料，例如增强的耐热性、抗冲击性、化学弹性和刚性。可用于 FDM 3D 打印的其他一些材料包括：

1. PETG
2. 尼龙
3. TPU
4. PVA
5. HIPS
6. 复合材料（例如玻璃纤维、碳纤维、Kevlar®）

数字光处理 (DLP) 3D 打印的最佳材料

数字光处理 (DLP) 3D 打印机通常使用光聚合物树脂。这些树脂专门配制用于 DLP 技术，并设计为在暴露于紫外线时固化或固化。一些常见的 DLP 树脂材料类型包括：

1. 标准树脂
2. 工程树脂
3. 牙科树脂
4. 珠宝树脂
5. 可浇注树脂
6. 柔性树脂

多喷射融合 (MJF) 3D 打印的最佳材料

多射流融合 (MJF) 3D 打印最初仅限于尼龙 PA 12 粉末，但由于其平衡的机械性能和可重复使用性，它仍然是使用最广泛的材料。然而，通过行业合作和持续开发，材料组合已显着扩大。一些 MJF 兼容材料包括：

1. Estane 3D TPU – 来自路博润的 M95A
2. Estane 3D TPU M88A
3. 高可重复使用性 (HR) PA 12 尼龙
4. HR PA 11
5. HR PA 12 玻璃珠 (GB)
6. HR PA 12 W（白色）
7. 巴斯夫生产启用 HR PP
8. 来自赢创/惠普的 TPA
9. 来自巴斯夫的 Ultrasint® TPU01

直接金属激光烧结 (DMLS) 3D 打印的最佳材料

直接金属激光烧结（DMLS）是一种使用粉末金属材料的金属3D打印技术。 DMLS 适用于制造坚固、复杂的金属部件。 DMLS 的常见材料包括：

1. 不锈钢
2. 铝
3. 钛金属
4. 钴铬合金
5. 因科镍合金®

PolyJet 3D 打印的最佳材料

PolyJet 是一种 3D 打印技术，利用喷墨式工艺来创建高度详细且精确的 3D 物体。它的工作原理是将光聚合物树脂的微小液滴逐层喷射到构建平台上，然后用紫外线固化。以下是可以使用 PolyJet 3D 打印的材料列表：

1. 数字材料
2. 数字 ABS 塑料
3. 橡胶类材料
4. 高温材料
5. 透明材料
6. 刚性不透明材料
7. 模拟聚丙烯材料
8. 生物相容性材料

电子束熔化 (EBM) 3D 打印的最佳材料

电子束熔化 (EBM) 3D 打印由于在真空环境中使用高能电子束，因此仅限于一组选定的导电金属。最常用的材料包括钛合金（尤其是 Ti-6Al-4V）、钴铬合金和镍基高温合金（例如 Inconel® 718）。这些金属因其强度、耐热性以及对航空航天、医疗和工业应用的适用性而受到重视。虽然已经探索了一些钢粉，但它们的使用并不常见。聚合物和陶瓷等非金属材料与 EBM 不相容，因为它们无法导电或承受真空加工条件。

可以在家进行 3D 打印的材料

以下是一些已在家庭环境中成功打印的材料的列表：

1. 解放军
2. ABS
3. PVA
4. 尼龙
5. 聚碳酸酯
6. 乙烯
7. 木丝
8. 印刷浆料（例如糖、巧克力、硅胶、蜡和粘土）

无法 3D 打印的材料

无法3D打印的材料列表包括：

1. 易燃材料
2. 石头或其他坚硬的天然材料
3. 布料/面料
4. 液体（树脂除外）和气体

如何选择最佳的3D打印材料

要选择正确的材料，定义应用至关重要。以下是选择最佳 3D 打印材料时应遵循的一般规则：

1. 如果需要高强度，聚碳酸酯或碳纤维填充材料可能是理想的选择。
2. 如果需要基本夹具，那么 PLA 等更便宜的材料可能更适合。
3. 如果应用是安全关键组件，那么最安全的做法是咨询机器供应商和材料供应商，以了解任何给定材料的性能。

Xometry 如何提供帮助

Xometry 提供广泛的制造能力，包括 3D 打印和其他增值服务，满足您的所有原型设计和生产需求。请访问我们的网站了解更多信息或索取 3D 打印报价。

版权和商标声明

1. Kevlar® 是 E. I. DuPont de Nemours and Company 的商标。
2. Inconel® 是 Special Metals Corporation 的注册商标。
3. Ultrasint® 是巴斯夫集团的注册商标

免责声明

此网页上显示的内容仅供参考。 Xometry 对信息的准确性、完整性或有效性不作任何明示或暗示的陈述或保证。任何性能参数、几何公差、特定设计特征、材料或工艺的质量和类型均不应被推断为代表第三方供应商或制造商将通过 Xometry 网络交付的产品。寻求零件报价的买家负责确定这些零件的具体要求。请参阅我们的条款和条件以获取更多信息。

迪恩·麦克克莱门茨

Dean McClements 是机械工程荣誉学士学位毕业生，在制造业拥有二十多年的经验。他的职业生涯包括在 Caterpillar、Autodesk、Collins Aerospace 和 Hyster-Yale 等领先公司担任重要职务，在那里他对工程流程和创新有了深入的了解。

阅读 Dean McClements 的更多文章