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血液:3D打印材料汇总盘点

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-12-28  来源:中关村在线  浏览次数:208
核心提示: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打印材料之于3D打印机如同
     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打印材料之于3D打印机如同血液对于人体的重要性一般,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?
  
    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。

  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。

  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。

  HIPS线材是聚苯乙烯的简称,该材料具备很强的抗冲击性。HIPS是在聚苯乙烯中加入聚丁基橡胶颗粒制作而成,这些颗粒具有很强的粘度,不容易出现断裂的现象。HIPS线材具有较广的应用范围,使用时不容易出现弯曲的现象。易生曾经推出多款HIPS线材,可适用于多款FDM机型。另外,Formfutura公司推出一款HIPS线材EasyFil,由于HIPS线材与ABS属性相似,所以应用前景相当广泛。

  木质线材使用木质物体制作而成,这些木质线材可用于家具的打印工作。木质线材是由再生木质纤维结合高分子粘合剂制作而成,这些线材在使用过程中呈现更加自然的属性,且不会轻易变形而且可以轻易实现后期处理工作,如涂色、切割等。木质线材根据打印头直径的不同也分为两种不同的直径规格,这需要根据打印头直径而定。

  ColorFabb公司曾经推出过一款木质线材WoodFill,WoodFill是由20%的回收木材结合高分子粘合剂制成。Kai Parthy曾经针对桌面级3D打印机推出木质线材LAYWOO-D3,这些线材在使用过程中呈现较好的性能。

  随着3D打印技术的发展,可用作3D打印的材料日益增多,而尤其作为FDM机型材料的线材更是日渐增多。有些是重新开辟的新的线材,有些是在原有线材的基础之上加入新的分子材料从而拥有新的性能。另外,值得注意的是,3D打印线材有些具备多种颜色可选,有些具有不同的线材直径。而这些也是选择一款3D打印线材的重中之重。

  编辑点评:3D打印材料是3D打印机自身流淌着的血液,是3D打印机正常运行不可或缺的一部分。本文主要叙述了FDM机型的3D打印线材,而其它技术的3D打印材料文章将陆续推出。3D打印线材不断推出,本文叙述的线材只是些较为常见的线材,如PLA、ABS、木质、尼龙等。而现实中还存在不同性能的3D打印材料,如可食性材料、水泥、PVA等。预知SLA、SLS机型所需材料请期待后续文章。

 
 
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