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常见的3D打印材料有哪些?

发布人:3D打印商情

责任编辑:激光制造网通讯员

来源:中关村在线

2014-12-19 10:05

     3D打印领域,3D打印材料在3D打印机中扮演着举足轻重的角色,成品的出现约等于3D打印材料的有序叠加,3D打印材料促进或者制约着3D打印技术的发展。促进,讲得是3D打印材料的性能好、种类多则对3D打印技术发展起良性作用;制约,讲得是3D打印材料的性能差、种类有限则成为3D打印技术发展的瓶颈。那么,常见的3D打印材料有哪些?

    1 综述:不同技术下的材料

    目前,3D打印材料的总量不止200余种,每隔一段时间就会有材料诞生,然而对于3D打印发展而言,这些材料远远不够。3D打印材料根据3D打印成型技术的不同,种类也不尽相同。3D打印线材是3D打印材料的一种,主要用于FDM机型也就是熔融层积成型技术机型之中。由于是挤出成型,所以制作该机型材料是需要将其制作成线状的耗材,这些线状的耗材被业内外称之为线材。

不同的成型技术使用的3D打印材料

    线材的种类有很多,PLA、ABS、木材、PC等等,这些不同线材在打印时呈现不同的性能。另外,不同机型对线材的兼容性也不尽相同。FDM机型还可使用的材料为食材或者混凝土材料,这些材料比较特殊,也是采用挤出的方式让材料成型。成型技术中的PI也就是我们通常所说的聚合体喷射技术使用较多的材料为光敏聚合物。

    SLA/DLP机型也就是我们常说的光固化成型机型一般使用较多的为树脂材料,这类机型常常采用照射聚焦的方法对材料进行固化,所以一般树脂材料为液体状态。而其他的成型技术如选择性激光烧结(SLS)、直接金属激光烧结(DMLS)、电子束熔炼(SHS)等采用的材料一般为金属材质。

    值得注意的是,使用诸如SLS、DMLS、SHS技术的3D打印机一般都为工业机型,不同于桌面机型所采用的技术,工业级别的3D打印设备具备更高的性能,一般运用生产高性能的零部件。在3D打印领域还有很多技术,如PP主要使用石膏作为3D打印材料、惠普发布的新3D打印技术是一种逐层制造技术。当然,使用不同成型技术的3D打印机有可能采用同一材料。

    值得声明的是,在3D打印材料制造商中存在一类通用耗材供应商。相反言之,有些材料只能兼容特定的机型。如XYZprinting制作的特定线材盒规定其适合用于XYZprinting生产的3D打印机中,另外,材料的性能以及机型的兼容性也是规定材料能否被使用的关键性因素。

    当然,缩小到3D打印材料领域,每隔一段时间就会产生一种新的材料,有些是全新的,有些是在原有材料中加入别的成分使其拥有其他的性能。举两个例子:9月末,荷兰耗材制造商ColorFabb推出一款打印效果类似金属的3D打印线材——copperFill,copperFill是在PLA线材中加入金属粉所制成;10月初,一款硬度较好的PLA HS线材诞生,PLA HS是在PLA线材中加入矿粉制作而成。

    另外,被叫做同一类型的材料不一定制作原料、制作方法完全一致。随着3D打印机生产厂商愈加重视3D打印机的性能,生产厂商很乐意独自生产属于自己的3D打印材料。换言之,两家生产的同属于PLA的材料有可能在性能上产生差别,也有可能不互相兼容两家生产的3D打印机。

    2 FDM机型常见线材

    FDM技术也就是我们通常所说的层积成型技术,它所使用的3D打印材料一般被称为线材。就目前而言,线材的种类有很多,例如PLA、ABS、PC、尼龙等等。通常FDM机型所使用的线材为ABS或者PLA线材。不过,随着材料性能需求不同,很多厂商在PLA材料或者ABS材料中加入不同的成分使其具备不同的性能。改良后的PLA线材、ABS线材具备很特殊的性能,有的硬度好、有的色泽好,这些在不同程度上提高了线材的打印效果。

某PLA材料的性能

    PLA是生物降解塑料聚乳酸的英文简介形式,留心的朋友知道PLA是一个统称。制作PLA线材的材料有很多,玉米、麦秆、甘蔗渣等都可用来制作PLA线材。纯种的PLA线材丝毫没有毒性,丢弃后可形成二氧化碳和水,不会对大自然造成污染,属于环保性材料。PLA材料在使用过程中不需要加热床设备,较为容易使用。在这里值得注意的是线材是有直径大小之分和颜色之分。

    生产PLA线材的厂商不可不谓之不少,尤其近来3D打印机生产厂商越来越重视3D打印机的性能,所以3D打印材料基本上自行生产,如西通生产的PLA线材、北京汇天威科技有限公司专为弘瑞3D打印机打造的PLA线材。另外,在3D打印线材界还有生产通用线材的厂商,这些线材一般能够兼容很多机型的3D打印机,如eSUN易生。天威由2D打印厂商进入3D打印市场,不仅推出了多款高性能的3D打印机而且还推出多款3D打印线材。

某ABS材料的性能

     ABS是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的英文简写形式,同PLA一样属于FDM机型常用的线材之一。ABS是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的聚合物,各分子占比例不同,ABS线材的性能就有所差别。ABS线材同PLA线材一样都是线盘装置,使用时将线材盘置入耗材槽即可。利用ABS线材可以制作多种家居饰品,而且材料比较坚固,所以打印成品性能较好。

    ABS线材兼容性受到喷嘴温度的影响呈现较差的现状,所以3D打印机生产厂商通常会生产适合自己产品的ABS线材。ABS线材打印品一般呈现亚光性,ABS线材的熔点较高,所以打印时打印头温度调节得较高,220度基本上可以使得ABS线材挤出。另外,不同于PLA线材,ABS线材打印时会产生一种特殊的气味。

    由于ABS和PLA线材较为常用,所以生产或者代售这两类的商家较多。基本上生产3D打印机的厂家都会相应推出这两款3D打印线材商家较多。销售ABS线材的厂家有珠海西通、东莞凯佳、深圳瑞贝思、上海甘琼贸易等等;销售PLA线材的厂家有广州飞胜、铜陵羽易商贸等。

    3 FDM机型血液:其它线材

    在FDM机型材料领域内还存在其他线材,如可食性材料、PC、尼龙、导电等等。不同的材料具有不同的性能。PETG线材是eSUN易生推出的兼具PLA、ABS所长的线材,该线材具有高韧性抗冲击性的特点。尼龙材料是聚酰胺的俗称尼龙,目前尼龙的种类有很多,如3D Systems推出的尼龙12、易生推出的尼龙材料等。尼龙一般是由白色粉粒构成,具备很高的强度以及一定的柔韧性。尼龙材料适合制作复杂的模型,材料的采用使得3D模型设计具备很大的自由度。