3D打印耗材的材料可以說是3D打印技術(shù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ),在某種程度上,材料的發(fā)展也決定著3D打印能否有更廣泛的應(yīng)用。
目前,3D打印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、金屬材料和陶瓷材料等,除此之外,彩色石膏材料、人造骨粉、細(xì)胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印領(lǐng)域得到了應(yīng)用。
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1、工程塑料
工程塑料,指被用做工業(yè)零件或外殼材料的工業(yè)用塑料,具有強(qiáng)度高、耐沖擊性、耐熱性、硬度高以及抗老化性等優(yōu)點(diǎn),正常變形溫度可以超過90℃,可進(jìn)行機(jī)械加工、噴漆以及電鍍。工程塑料是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的一類3D打印耗材材料,常見的有丙烯腈-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。
2、ABS材料
ABS材料具有良好的熱熔性和沖擊強(qiáng)度,是熔融沉積成型3D打印工藝的首選工程塑料,目前主要是將ABS預(yù)制成絲、粉末化后使用,應(yīng)用范圍幾乎涵蓋所有日用品、工程用品和部分機(jī)械用品。
ABS材料的顏色種類很多,如象牙白、白色、黑色、深灰色、紅色、藍(lán)色、玫瑰紅色等,在汽車、家電、電子消費(fèi)品領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。
近年來,ABS不但在應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)大范圍,性能也在不斷提升,借助ABS強(qiáng)大的粘結(jié)性、強(qiáng)度,通過對ABS的改性,使其作為3D打印材料在適用范圍上進(jìn)一步擴(kuò)大。
2014年,國際空間站用ABS塑料3D打印機(jī)為其打印零部件,世界上最大的3D打印機(jī)材料公司Stratasys公司研發(fā)的最新ABS材料ABS-M30,專為3D打印制造設(shè)計(jì),機(jī)械性能比傳統(tǒng)的ABS材料提高了67%,從而擴(kuò)大了ABS的應(yīng)用范圍。
3、PC材料
PC(聚碳酸酯)材料算得上是一種真正的熱塑性材料,具有高強(qiáng)度、耐高溫、抗沖擊、抗彎曲等特點(diǎn),強(qiáng)度比ABS材料還要高60%,可以作為最終零部件使用甚至超強(qiáng)工程制品的應(yīng)用。
PC工程塑料的三大應(yīng)用領(lǐng)域是玻璃裝配業(yè)、汽車工業(yè)和電子、電器工業(yè),其次還有工業(yè)機(jī)械零件、光盤、包裝、計(jì)算機(jī)等辦公室設(shè)備、醫(yī)療及保健、薄膜、休閑和防護(hù)器材等。
PC可用作門窗玻璃,PC層壓板廣泛用于銀行、使館、拘留所和公共場所的防護(hù)窗,用于飛機(jī)艙罩,照明設(shè)備、工業(yè)安全檔板和防彈玻璃。
4、PPSF材料
PPSF材料是所有熱塑性材料里面強(qiáng)度蕞高,耐熱性蕞好,抗腐蝕性蕞高的材料。廣泛用于航空航天,交通工具及醫(yī)療行業(yè)。通常作為最終零部件使用。
PPSF具有最高的耐熱性、強(qiáng)韌性以及耐化學(xué)品性,在各種快速成型工程塑料之中性能更佳,通過碳纖維、石墨的復(fù)合處理,PPSF材料能夠表現(xiàn)出極高的強(qiáng)度,可用于3D打印制造該承受負(fù)荷的制品,成為替代金屬、陶瓷的首選材料。
5、PEEK材料
PEEK(聚醚醚酮)是一種具有耐高溫、自潤滑、易加工和高機(jī)械強(qiáng)度等優(yōu)異性能的特種工程塑料,可制造加工成各種機(jī)械零部件,如汽車齒輪、油篩、換檔啟動盤;飛機(jī)發(fā)動機(jī)零部件、自動洗衣機(jī)轉(zhuǎn)輪、醫(yī)療器械零部件等。
PEEK具有優(yōu)異的耐磨性、生物相容性、化學(xué)穩(wěn)定性以及楊氏模量最接近人骨等優(yōu)點(diǎn),是理想的人工骨替換材料,適合長期植入人體。基于熔融沉積成型原理的3D打印技術(shù)安全方便、無需使用激光器、后處理簡單,通過與PEEK材料結(jié)合制造仿生人工骨。