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    3D新聞

    舉足輕重:3D打印各類材料匯總盤點

    星之球科技 來源:中關村在線2014-12-19 我要評論(0 )   

    3D打印領域,3D打印材料在3D打印機中扮演著舉足輕重的角色,成品的出現約等于3D打印材料的有序疊加。3D打印材料之于3D打印機如同血液對于人體的重要性一般,3D打印材料...

           3D打印領域,3D打印材料在3D打印機中扮演著舉足輕重的角色,成品的出現約等于3D打印材料的有序疊加。3D打印材料之于3D打印機如同血液對于人體的重要性一般,3D打印材料促進或者制約著3D打印技術的發(fā)展。促進,講得是3D打印材料的性能好、種類多則對3D打印技術發(fā)展起良性作用;制約,講得是3D打印材料的性能差、種類有限則成為3D打印技術發(fā)展的瓶頸。那么,常見的3D打印材料有哪些?

      目前,3D打印材料的總量不止200余種,每隔一段時間就會有材料誕生,然而對于3D打印發(fā)展而言,這些材料遠遠不夠。3D打印材料根據3D打印成型技術的不同,種類也不盡相同。3D打印線材是3D打印材料的一種,主要用于FDM機型也就是熔融層積成型技術機型之中。由于是擠出成型,所以制作該機型材料是需要將其制作成線狀的耗材,這些線狀的耗材被業(yè)內外稱之為線材。

      線材的種類有很多,PLA、ABS、木材、PC等等,這些不同線材在打印時呈現不同的性能。另外,不同機型對線材的兼容性也不盡相同。FDM機型還可使用的材料為食材或者混凝土材料,這些材料比較特殊,也是采用擠出的方式讓材料成型。成型技術中的PI也就是我們通常所說的聚合體噴射技術使用較多的材料為光敏聚合物。

      

      不同的成型技術使用的3D打印材料

      SLA/DLP機型也就是我們常說的光固化成型機型一般使用較多的為樹脂材料,這類機型常常采用照射聚焦的方法對材料進行固化,所以一般樹脂材料為液體狀態(tài)。而其他的成型技術如選擇性激光燒結(SLS)、直接金屬激光燒結(DMLS)、電子束熔煉(SHS)等采用的材料一般為金屬材質。

     

    值得注意的是,使用諸如SLS、DMLS、SHS技術的3D打印機一般都為工業(yè)機型,不同于桌面機型所采用的技術,工業(yè)級別的3D打印設備具備更高的性能,一般運用生產高性能的零部件。在3D打印領域還有很多技術,如PP主要使用石膏作為3D打印材料、惠普發(fā)布的新3D打印技術是一種逐層制造技術。當然,使用不同成型技術的3D打印機有可能采用同一材料。

      值得聲明的是,在3D打印材料制造商中存在一類通用耗材供應商。相反言之,有些材料只能兼容特定的機型。如XYZprinting制作的特定線材盒規(guī)定其適合用于XYZprinting生產的3D打印機中,另外,材料的性能以及機型的兼容性也是規(guī)定材料能否被使用的關鍵性因素。

      當然,縮小到3D打印材料領域,每隔一段時間就會產生一種新的材料,有些是全新的,有些是在原有材料中加入別的成分使其擁有其他的性能。舉兩個例子:9月末,荷蘭耗材制造商ColorFabb推出一款打印效果類似金屬的3D打印線材——copperFill,copperFill是在PLA線材中加入金屬粉所制成;10月初,一款硬度較好的PLA HS線材誕生,PLA HS是在PLA線材中加入礦粉制作而成。

      另外,被叫做同一類型的材料不一定制作原料、制作方法完全一致。隨著3D打印機生產廠商愈加重視3D打印機的性能,生產廠商很樂意獨自生產屬于自己的3D打印材料。換言之,兩家生產的同屬于PLA的材料有可能在性能上產生差別,也有可能不互相兼容兩家生產的3D打印機。

      FDM技術也就是我們通常所說的層積成型技術,它所使用的3D打印材料一般被稱為線材。就目前而言,線材的種類有很多,例如PLA、ABS、PC、尼龍等等。通常FDM機型所使用的線材為ABS或者PLA線材。不過,隨著材料性能需求不同,很多廠商在PLA材料或者ABS材料中加入不同的成分使其具備不同的性能。改良后的PLA線材、ABS線材具備很特殊的性能,有的硬度好、有的色澤好,這些在不同程度上提高了線材的打印效果。

      

     

      某PLA材料的性能

     

     PLA是生物降解塑料聚乳酸的英文簡介形式,留心的朋友知道PLA是一個統(tǒng)稱。制作PLA線材的材料有很多,玉米、麥稈、甘蔗渣等都可用來制作PLA線材。純種的PLA線材絲毫沒有毒性,丟棄后可形成二氧化碳和水,不會對大自然造成污染,屬于環(huán)保性材料。PLA材料在使用過程中不需要加熱床設備,較為容易使用。在這里值得注意的是線材是有直徑大小之分和顏色之分。

      生產PLA線材的廠商不可不謂之不少,尤其近來3D打印機生產廠商越來越重視3D打印機的性能,所以3D打印材料基本上自行生產,如西通生產的PLA線材、北京匯天威科技有限公司專為弘瑞3D打印機打造的PLA線材。另外,在3D打印線材界還有生產通用線材的廠商,這些線材一般能夠兼容很多機型的3D打印機,如eSUN易生。天威由2D打印廠商進入3D打印市場,不僅推出了多款高性能的3D打印機而且還推出多款3D打印線材。

      ABS是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的英文簡寫形式,同PLA一樣屬于FDM機型常用的線材之一。ABS是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的聚合物,各分子占比例不同,ABS線材的性能就有所差別。ABS線材同PLA線材一樣都是線盤裝置,使用時將線材盤置入耗材槽即可。利用ABS線材可以制作多種家居飾品,而且材料比較堅固,所以打印成品性能較好。

      

     

      某ABS材料的性能

    ABS線材兼容性受到噴嘴溫度的影響呈現較差的現狀,所以3D打印機生產廠商通常會生產適合自己產品的ABS線材。ABS線材打印品一般呈現亞光性,ABS線材的熔點較高,所以打印時打印頭溫度調節(jié)得較高,220度基本上可以使得ABS線材擠出。另外,不同于PLA線材,ABS線材打印時會產生一種特殊的氣味?! ?/span>

      由于ABS和PLA線材較為常用,所以生產或者代售這兩類的商家較多。基本上生產3D打印機的廠家都會相應推出這兩款3D打印線材商家較多。銷售ABS線材的廠家有珠海西通、東莞凱佳、深圳瑞貝思、上海甘瓊貿易等等;銷售PLA線材的廠家有廣州飛勝、銅陵羽易商貿等。#p#分頁標題#e#

      在FDM機型材料領域內還存在其他線材,如可食性材料、PC、尼龍、導電等等。不同的材料具有不同的性能。PETG線材是eSUN易生推出的兼具PLA、ABS所長的線材,該線材具有高韌性抗沖擊性的特點。尼龍材料是聚酰胺的俗稱尼龍,目前尼龍的種類有很多,如3D Systems推出的尼龍12、易生推出的尼龍材料等。尼龍一般是由白色粉粒構成,具備很高的強度以及一定的柔韌性。尼龍材料適合制作復雜的模型,材料的采用使得3D模型設計具備很大的自由度。

      HIPS線材是聚苯乙烯的簡稱,該材料具備很強的抗沖擊性。HIPS是在聚苯乙烯中加入聚丁基橡膠顆粒制作而成,這些顆粒具有很強的粘度,不容易出現斷裂的現象。HIPS線材具有較廣的應用范圍,使用時不容易出現彎曲的現象。易生曾經推出多款HIPS線材,可適用于多款FDM機型。另外,Formfutura公司推出一款HIPS線材EasyFil,由于HIPS線材與ABS屬性相似,所以應用前景相當廣泛。


      木質線材使用木質物體制作而成,這些木質線材可用于家具的打印工作。木質線材是由再生木質纖維結合高分子粘合劑制作而成,這些線材在使用過程中呈現更加自然的屬性,且不會輕易變形而且可以輕易實現后期處理工作,如涂色、切割等。木質線材根據打印頭直徑的不同也分為兩種不同的直徑規(guī)格,這需要根據打印頭直徑而定。

      ColorFabb公司曾經推出過一款木質線材WoodFill,WoodFill是由20%的回收木材結合高分子粘合劑制成。Kai Parthy曾經針對桌面級3D打印機推出木質線材LAYWOO-D3,這些線材在使用過程中呈現較好的性能。

      隨著3D打印技術的發(fā)展,可用作3D打印的材料日益增多,而尤其作為FDM機型材料的線材更是日漸增多。有些是重新開辟的新的線材,有些是在原有線材的基礎之上加入新的分子材料從而擁有新的性能。另外,值得注意的是,3D打印線材有些具備多種顏色可選,有些具有不同的線材直徑。而這些也是選擇一款3D打印線材的重中之重。

      編輯點評:3D打印材料是3D打印機自身流淌著的血液,是3D打印機正常運行不可或缺的一部分。本文主要敘述了FDM機型的3D打印線材,而其它技術的3D打印材料文章將陸續(xù)推出。3D打印線材不斷推出,本文敘述的線材只是些較為常見的線材,如PLA、ABS、木質、尼龍等。而現實中還存在不同性能的3D打印材料,如可食性材料、水泥、PVA等。

     

     

     

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