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2024最全3D打印材料选购指南(材料分类及对比+强度+价格+购买网站)

2024最全3D打印材料选购指南(材料分类及对比+强度+价格+购买网站)

    作为3D打印的“墨水”,3D打印材料之于3D打印相当于水之于鱼,其重要性不言而喻,其性能在很大程度上决定了成形零件的综合性能。发展至今,3D打印材料的种类已经超过200种,主要种类包括工程塑料、生物塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料、陶瓷材料等。那么不同3D打印材料的特点和区别是什么呢?我们该如何选购适合自己的3D打印材料?哪种3D打印材料的价格便宜,性价比高?有哪些值得推荐的3D材料购买网站?奉上2024最全3D打印材料选购指南(材料分类及对比+强度+价格+购买网站),有需求的小伙伴记得收藏哦!

封面图来自于unsplash.com,版权属于Xiaole Tao

3D打印材料分类与对比

不同的材质用于不同类型的3D打印机,常见的有:工程塑料、生物塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料、陶瓷材料、碳纤维材料、石膏等,都可以选择。

工程塑料

工程塑料指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料,是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。作为当前应用最广泛的一类3D打印材料,工程塑料占商用3D打印材料的90%以上,应用于FDM设备。目前常见的工程塑料有丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚酰胺(PA)、 聚碳酸酯(PC)、聚苯砜(PPSF)、聚醚醚酮(PEEK)等。

ABS:当前最热门的FDM 热塑性塑料之一,通常呈丝状;具有良好的热熔性与冲击强度,是通过熔融沉积3D打印的首选工程塑料。优点在于打印出的部件机械强度好且稳定性高。同时,还可与可溶性支撑材料一起使用。目前主要是将ABS预制成丝、粉末化后使用,应用范围几乎涵盖所有日用品、工程用品和部分机械用品。ABS材料的颜色种类很多,如象牙白、白色、黑色、深灰色、红色、蓝色、玫瑰红色等,在汽车、家电、电子消费品领域有广泛的应用。

PA:聚酰胺,俗称尼龙,通常它被简称为“白色塑料” ,是一种性能优良的工程塑料,具有优异的力学性能,突出的耐腐蚀、耐油性、耐热性、高模量等优点,被广泛应用于电子和IT设备、汽车配件、机械设备、医疗设备和LED照明等领域。不过,相比其他塑料材料它需要更高的打印温度,使其在使用时更加专业。Stratasys公司能为不同打印方法和生产要求提供高度定制化的尼龙材料选择。常见的组合包括:碳纤尼龙、玻璃纤维尼龙、混铝尼龙、阻燃尼龙、矿物纤维尼龙等。

PC:白色工程塑料,可与FDM技术相结合制造出耐用的模型、工具或最终产品零件。与ABS塑料相比,PC材料具有更好的强度、耐高温性、抗冲击性等优点,因此可以作为最终零部件使用于超强工程制品的应用。PC工程塑料的三大应用领域是玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业,其次还有工业机械零件、光盘、包装、计算机等办公室设备、医疗及保健、薄膜、休闲和防护器材等。PC可用作门窗玻璃,PC层压板广泛用于银行、使馆、拘留所和公共场所的防护窗,用于飞机舱罩,照明设备、工业安全档板和防弹玻璃。

PPSF:PPSF材料是所有热塑性材料里面强度最高,耐热性最好,抗腐蚀性最高的材料。广泛用于航空航天,交通工具及医疗行业。通常作为最终零部件使用。   PPSF具有最高的耐热性、强韧性以及耐化学品性,在各种快速成型工程塑料之中性能最佳,通过碳纤维、石墨的复合处理,PPSF材料能够表现出极高的强度,可用于3D打印制造该承受负荷的制品,成为替代金属、陶瓷的首选材料。

PEEK:PEEK(聚醚醚酮)是一种具有耐高温、自润滑、易加工和高机械强度等优异性能的特种工程塑料,可制造加工成各种机械零部件,如汽车齿轮、油筛、换档启动盘;飞机发动机零部件、自动洗衣机转轮、医疗器械零部件等。  PEEK具有优异的耐磨性、生物相容性、化学稳定性以及杨氏模量最接近人骨等优点,是理想的人工骨替换材料,适合长期植入人体。基于熔融沉积成型原理的3D打印技术安全方便、无需使用激光器、后处理简单,通过与PEEK材料结合制造仿生人工骨。

生物塑料

 3D打印生物塑料主要有聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PETG)、聚-羟基丁酸酯(PHB)、 聚-羟基戊酸酯(PHBV)、聚丁二酸-丁二醇酯 (PBS)、聚己内酯(PCL)等,具有良好的可生物降解性。

PLA:即聚乳酸,可能是3D打印起初使用得最好的原材料,具有多种半透明色和光泽感。它是从玉米淀粉和甘蔗中提取的,而不是化石燃料。这是一种新型的生物基及可生物降解材料,其具有良好的生物可降解性,使用后能被自然界中微生物在特定条件下完全降解,最终生成二氧化碳和水,不污染环境,这对保护环境非常有利,是公认的环境友好材料。

PETG:PETG是采用甘蔗乙烯生产的生物基乙二醇为原料合成的生物基塑料,具有较好的粘性、透明度、颜色、耐化学药剂、和抗应力白化能力。作为一种新型的3D打印材料,兼具PLA和ABS的优点。其制品高度透明,抗冲击性能优异,特别适宜成型厚壁透明制品。可以广泛应用于板片材、高性能收缩膜、瓶用及异型材等市场。

PCL: PCL(聚己内酯)具有良好的生物降解性、生物相容性和无毒性,而被广泛用作医用生物降解材料及药物控制释放体系,可运用于组织工程以及作为药物缓释系统。在3D打印中,由于它熔点低,所以并不需要很高的打印温度,从而达到节能的目的。

光敏树脂

光敏树脂即ultraviolet rays(UV)树脂,由聚合物单体与预聚体组成,其中加有光(紫外光)引发剂(或称为光敏剂)。在一定波长的紫外光(2500~300nm)照射下能立刻引起聚合反应完成固化。光敏树脂一般为液态,可用于制作高强度、耐高温、防水材料。光敏树脂固化速度快、表干性能优异,成型后产品外观平滑,可呈现透明或半透明磨砂状态。光敏树脂具有气味低、刺激性成分低等特征,非常适合个人桌面3D打印系统。目前主要有以下三类:

齐聚物:含有不饱和键的低分子聚合物,种类多,以各类丙烯酸树脂最为常见。齐聚物是光固化材料中最为基础的材料,决定了光敏树脂的黏度、硬度、断裂延伸率等基本物理化学性能。

反应性稀释剂:是含有双键的小分子溶剂。反应性稀释剂调节体系的黏度,降低齐聚物的黏度,避免喷头因黏度过高而堵塞。反应性稀释剂还参与到光固化反应之中,影响到聚合反应的动力学、聚合程度以及固化物的物理性质等。

光引发剂:最为关键的组分,决定了光固化材料的质量与光固化反应的速度。可根据引发辐射的能量不同而分为紫外线引发剂和可见光引发剂。由于紫外光引发剂具有存储稳定的优点,现在3D 打印市场上所用的光引发剂都是紫外光引发剂。

金属材料

目前,大多数3D打印耗材是塑料,金属材料现阶段市场份额较小,但扩张速度最快。3D打印所使用的金属粉末一般要求纯净度高、球形度好、粒径分布窄、氧含量低。目前,应用于3D打印的金属粉末材料主要有不锈钢和高温合金等材料,此外还有用于打印首饰用的金、银等贵金属粉末材料。

不锈钢:不锈钢是最廉价的金属打印材料,经3D打印出的高强度不锈钢制品表面略显粗糙,且存在麻点。不锈钢具有各种不同的光面和磨砂面,常被用作珠宝、功能构件和小型雕刻品等的3D打印。

高温合金:高温合金具有优异的高温强度,良好的抗氧化和抗热腐蚀性能,良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能,已成为军民用燃气涡轮发动机热端部件不可替代的关键材料。

陶瓷材料

陶瓷材料具有高强度、耐高温和耐腐蚀等优点,具有应用于航空航天和汽车等领域的潜能。同时,陶瓷材料可以选择的颜色很多,可打印出形态逼真、色彩丰富的产品,是工艺品、建筑和卫浴产品的理想选择。

橡胶类材料

胶类材料具备多种级别弹性材料的特征,这些材料所具备的硬度、断裂伸长率、抗撕裂强度和拉伸强度,使其非常适合于要求防滑或柔软表面的应用领域。3D打印的橡胶类产品主要有消费类电子产品、医疗设备以及汽车内饰、轮胎、垫片等。

其他3D打印材料

碳纤维材料是一种新兴的3D打印材料,强度是钢的五倍而重量却只有其1/3,且还具有耐高温及耐腐蚀等优点。

导电打印材料是热塑性材料的一种,可用于制造具有电子或是机械功能的3D打印产品,如电路板、手电筒以及可穿戴的照明设备等。

此外,3D打印材料的分类中还包括彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等食品材料。

3D打印材料价格

3D打印材料的价格一般以公斤计算,以下是部分3D打印材料的市场参考价格:

  • 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)价格:每公斤20至50美元

  • 聚乳酸(PLA)价格:每公斤20至50美元

  • 聚乙烯醇(PVA)价格:每公斤超过100美元 

  • 聚酰胺(PA)价格:每公斤18美元 

  • 碳纤维材料价格:每公斤50至120美元

如何选购3D打印材料?

我们知道3D打印材料多种多样,它们的加工工艺,特点,性能,用途等都是不一样的。不是只有高精度的材料才能满足设计需求,要在不同的设计阶段,选择合适的3D打印材料,才能做到事半功倍。个人觉得我们在选购3D打印材料时需要考虑以下因素:

  • 成本

  • 外观光滑度

  • 尺寸精度

  • 力学性能

  • 热力学性能

  • 工作环境

  • 特殊功能性要求

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2021-05-17 20:471098