3D打印技术的快速发展依赖于多样化的材料支持。材料的不同决定了打印件的性能、外观以及应用场景。接下来,我们将系统地介绍目前主流的3D打印材料,包括其特性、优缺点、适用技术以及典型用途,以便根据需求做出最佳选择。
一、塑料类材料
塑料材料在3D打印中应用最为广泛,适用于熔融沉积成型(FDM)和选择性激光烧结(SLS)等技术。
1. PLA(聚乳酸)
PLA%源自玉米淀粉等可再生资源,具有环保可降解的特性。其打印温度较低(180-220°C),收缩率小,几乎不会翘曲,且表面光滑、颜色多样,但耐热性较差(约60°C)。
优点:适合新手操作,打印成功率高,无异味。
缺点:脆性较大,长期暴露容易降解。
应用:教育模型、装饰品、低强度原型。
2.ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)
ABS%具有高强度、耐冲击、耐高温(80-100°C)等特点,但打印时需要高温(220-250°C)和加热床,且容易翘边。
优点:耐用,适用于功能件。
缺点:打印时会释放轻微有害气体,需要通风环境。
应用:汽车零件、工具外壳、乐高积木。
3. PETG(聚对苯二甲酸乙二醇酯)
PETG%结合了PLA和ABS的优点,强度高、耐化学腐蚀、透明度好。打印温度高达220-250°C,韧性优于PLA,不易开裂。
优点:耐磨损,适合户外和功能件。
缺点:表面易刮花,粘附性强,清理喷头困难。
应用:食品容器、医疗器械、机械零件。
4. TPU(热塑性聚氨酯)
TPU是一种%柔性材料,硬度范围广(Shore 60A-90A),耐磨抗撕裂,但打印时需慢速(20-30mm/s)以防堵头。
优点:弹性优异,适合减震和密封场景。
缺点:对打印机送料系统要求较高。
应用:手机壳、鞋垫、工业密封件。
5. 尼龙(聚酰胺,PA)
尼龙%具有高强度、耐热(120°C以上)、耐磨的特性,但吸湿性强,需要高温打印(240-260°C),打印前需充分干燥。
优点:适合高性能动态部件。
缺点:易吸潮,导致层间粘附性差。
应用:齿轮、轴承、无人机螺旋桨。
FDM设备打印样件展示
二、光敏树脂
光敏树脂主要用于SLA(立体光刻)和DLP(数字光处理)技术,液态树脂通过紫外线固化成型。
1. 标准树脂
标准树脂%精度高(分辨率达25微米),表面光滑,但脆性大,易断裂,适合静态模型。
应用:珠宝原型、艺术雕塑、展示模型。
联泰科技透明光敏树脂在瓶子模型的样件展示
2.韧性树脂
韧性树脂改良了抗冲击性,可承受轻微弯曲。
应用:功能原型、可活动部件。
3. 耐高温树脂
耐高温树脂耐温可达200°C以上,热变形温度高。
应用:模具铸造、发动机零件测试。
联泰科技-信斯帝克
Temp R220耐高温材料
High-temperature Resistant Material
超过220°C的热变形温度,长期使用温度>250 °C
优异的强度及一定的韧性
卓越的精度和良好的表面质量
在高温环境下长期稳定0.1%的线性收缩
低吸水性适用于大幅面SLA设计和制造
4. 生物相容性树脂,通过医疗认证,无毒且可接触人体。
应用:牙科模型、助听器、手术导板。
联泰科技-信斯帝克
高性能种植模型材料Model系列
高尺寸精度、强度好
代型稳定性优越、精细成型
三、金属材料
金属材料通过SLS(选择性激光烧结)、DMLS(直接金属激光烧结)或EBM(电子束熔融)技术加工。
1.不锈钢
特性:强度高、耐腐蚀,成本相对较低。
应用:工业工具、机械零件、食品加工设备。
Muees430打印的不锈钢金属鞋模
2. 钛合金(Ti6Al4V)
特性:高强度重量比,生物相容性好。
应用:航空航天部件、医疗植入物(如关节)。
3.铝合金(AlSi10Mg)
特性:轻量化,导热性好,适合薄壁结构。
应用:汽车散热器、无人机框架。
4. 镍基合金(Inconel 718)
特性:耐高温(700°C以上)、耐腐蚀。
应用:涡轮叶片、火箭发动机部件。
四、复合材料
复合材料通过添加纤维或颗粒增强基材性能。
1.碳纤维增强材料
基材:PLA、ABS或尼龙。
特性:刚性提升50%以上,重量减轻。
缺点:磨损喷头,需硬化钢喷嘴。
应用:赛车零件、无人机机架。
2. 玻璃纤维增强尼龙
特性:抗弯强度高,耐疲劳。
应用:汽车保险杠、工业夹具。
3. 金属填充材料(如铜/铁粉+PLA)
特性:表面可抛光、电镀,呈现金属质感。
应用:装饰件、艺术雕塑。
五、特殊功能材料
1. 水溶性支撑材料(PVA/HIPS)
PVA:溶于水,适合双喷头FDM打印机。
HIPS:溶于柠檬烯,常与ABS配合使用。
2. 导电材料(含石墨烯/碳黑)
应用:电路原型、传感器、柔性电子设备。
3.陶瓷材料
工艺:通过粘结剂喷射或光固化成型后高温烧结。
应用:定制餐具、耐高温工业零件。
4. 仿生材料(如类橡胶树脂)
特性:模拟人体组织弹性,用于医疗培训模型。
六、材料选择指南
1. 从技术特点出发推荐FDM技术中的:PLA、ABS、PETG、TPU;
SLA/DLP光固化技术中的:光敏树脂(标准/韧性/耐高温);
粉末烧结中的SLS/SLM:尼龙、金属粉末。
2.根据功能需求出发推荐高强度:尼龙、碳纤维复合材料;柔性:TPU、类橡胶树脂;耐高温:ABS、尼龙、耐高温树脂。
3.成本考量
入门级:PLA(约$20/kg);工业级:金属粉末($500-$1000/kg)。
3D打印材料的多样性推动了从创意设计到工业制造的全方位应用。无论是制作低成本原型还是生产航天级零件,选择合适的材料和技术组合是关键。随着材料科学的进步,未来将涌现更多高性能、环保的新型打印材料,进一步拓展3D打印的边界。