3D打印的常用材料

“巧妇难为无米之炊”,材料是3D打印的物质基础,也是当前制约3D打印发展的瓶颈之一。3D打印所使用的材料主要包括工程塑料、橡胶、光敏树脂、石膏、金属和陶瓷等。在生物应用领域,有人工骨粉、细胞生物原料等。这些材料是为3D打印设备和工艺开发的,有不同的形态,如粉末状、丝状、层片状、液体状等。例如,粉末状3D打印材料的颗粒形状为球形,半径小于100微米。


以下是一些常用的3D打印材料的简要介绍。


工程塑料是指用作工业零部件或外壳材料的工业塑料。它们是具有优良强度、耐冲击性、耐热性、硬度和耐老化性的塑料。工程塑料是目前应用最广泛的一类3D打印材料,如ABS材料、PC材料、尼龙材料等。ABS材料是一种常用于FDM(熔融沉积成型)快速成型工艺的热塑性工程塑料,具有强度高、韧性好、耐冲击等优点。


光敏树脂是由聚合物单体和预聚物组成的UV树脂,和加入光(紫外光)引发剂(或称光敏剂)。在一定波长(2500-300nm)的紫外线照射下,能立即使聚合反应完成固化。光敏树脂一般为液态,可用于制造高强度、耐高温、防水材料。



橡胶类材料的特点是几个等级的弹性材料,具有硬度、断裂伸长率、撕裂强度和拉伸强度,使它们成为需要防滑或柔软表面的应用的理想选择。3D打印橡胶制品主要包括消费类电子产品、医疗设备、汽车内饰、轮胎、垫片等。


金属材料:在国防领域,欧美发达国家高度重视3D打印技术的发展,投入巨资进行研究。3D打印金属零件一直是研究和应用的重点。用于3D打印的金属粉末一般要求纯度高、球形度好、粒度分布窄、含氧量低。目前,用于3D打印的金属粉末材料主要包括钛合金、钴铬合金、不锈钢和铝合金材料。


陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐高温、低密度、化学稳定性好、耐腐蚀等优异性能,广泛应用于航空航天、汽车、生物等行业。但陶瓷材料由于其硬而脆的特性,特别难以成形。

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