一站式读懂如何选择合适的聚合物材料进行3D打印 - 广州国际模具展览会,广州模具展

2024亚洲国际模具展即将于2024年3月4-6日在中国进出口商品交易会展馆B区举行。邀您关注今日新资讯：

越来越多的材料正逐渐与增材制造技术兼容，从热塑性塑料到金属、陶瓷和光敏树脂。其中，聚合物作为材料大类，可广泛应用于多种3D打印技术中。然而，要为每个应用和行业选择合适的3D打印聚合物也是一个复杂的问题。因此，了解每种材料的属性和特性对于确保最终零件的正确性能相当重要。那么目前市场可以找到哪些类型的聚合物？它们最适合哪些应用? 选择材料时又应考虑哪些因素呢? 随TCT亚洲展一起九月来揭晓答案吧。

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目前可用于3D打印的聚合物大致可分类为：液态树脂、固态细丝和粉末。主要是热塑性塑料（PLA或ABS）、弹性体（TPA或TPU，以长丝或粉末状）、光敏聚合物（如树脂），以及可以创建支撑结构的可溶性聚合物。此外，还有聚酰胺，通常以粉末形式（PA11、PA12）用于选择性激光烧结或SLS，但也以与挤出方法兼容的长丝形式（PA6）存在。

3D打印材料市场非常广阔，在不同的技术应用领域，3D打印适用的材料也有很大差异，随着近年来3D打印技术逐渐成熟，可用的材料将近200种，其中应用比较普遍的有以下几种：

( 一) ABS 塑料类

ABS 塑料是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体组成的混合物，三种单体可用按照任意比例混合，制成性能不同的高分子树脂材料 。ABS 塑料不仅具有较强的硬度和较高的弹性，而且具有耐腐蚀、耐磨损等特性，是现阶段3D 打印中应用最广的材料之一。在 3D 打印时，先将打印喷嘴的温度调高至150℃ - 200℃ 之间，使 ABS 塑料溶解为液态，然后根据计算机控制从喷嘴喷出，遇冷后迅速凝固成型。

(二) PLA 塑料类

聚乳酸(PLA) 塑料是一种从植物(稻草、麦秆等) 中提取淀粉原料，茎秆生物转化和化学加工后支撑的一种高纯度乳酸，具有可再生、无污染等特点 。PLA 材料具有热稳定性好、易于加工成型等特点，在 3D 打印的多个技术应用领域均有使用。与 ABS 塑料相比，PLA 塑料由于原料来源较广，成本较低，因此在一些低端 3D 打印机中更加使用。

(三) 光敏树脂

光敏树脂是一种由齐聚物、光引发剂等物质组合成的聚合物，该种材料具有粘度低、固化速度快、光敏感性高等特点，是高精度 3D 打印中常用的高分子材料 。另外，与上文中所提到的两种高分子塑料材料相比，光明树脂在凝固后表面更加刮花，且没有普通树脂的刺激性气味，具有广阔的应用前景。

eSun易生在2021年TCT亚洲展上展出的材料

诺思贝瑞在2022 TCT亚洲展上展出的材料

在选择合适的材料之前，需要知道如何评估该工艺的所有决定性因素。一个方面是，零件的设计会因所使用的技术而受到影响。以设计一个用于挤压的3D模型为例，由于需要支撑，因此零件的复杂性将受到限制。另一方面，在粉末床工艺中，设计自由度更大，因为无需支撑物，甚至可以精准打印出零件上的细枝末节。

在涉及到挤压式工艺时，大家通常需要考虑以下问题：在FFF 3D打印中，必须考虑材料和打印机的限制。例如，部分长丝可用于可溶解或脱离的支撑物进行打印，但有一些长丝的支撑必须用相同的材料制成。

这就意味着我们必须以机械方式移除它们，因此支撑件不能位于零件内部。另一个因素是材料的收缩性。在使用上述指定的技术或超聚合物打印时，后续层的横截面积快速变化的部件会引起变形的问题。

FFF 3D打印使用聚合物（图片来源：OMNI3D）

零件的设计也会影响材料的选择，对于需要坚固和具有良好表面光洁度的零件，热塑性塑料通常是最佳选择。然而，对于需要灵活性和回弹性的部件，弹性体是更好的选择。后处理也是一个重要的因素，某些材料需要后处理才能达到预期的表面光洁度或强度。

越来越多的行业和细分领域正在将4.0技术融入生产。基本聚合物通常不会因温度、化学环境或机械应力而发生降解的情况。另一方面，如ULTEM或PEEK等高性能聚合物，更适合于高要求的工业环境。最常考虑的因素和建议是：

● 具有耐化学性：PPS 或 PET-G 材料；
● 用于热电阻 PA12-CF、PEI 或 PPSU；
● 适用于韧性 PP、TPU 或 PC；用于抗紫外线 ASA 或 PC；
● 对于防水部件，需要避免使用任何纤维填充的聚合物。

不同类型的聚合物对其用途的影响很大，建议将热塑性塑料用于需要强度和良好表面光洁度的应用，例如机械零件或医疗用品。弹性体最适合需要柔韧性和弹性的应用，例如减震器和垫圈。对于后处理，使用的材料类型应取决于所需的最终结果。可以看到，聚合物材料的选择范围非常广泛，在选择某一种具体的材料时，一定要详细了解零件将要用于的应用类型。

来自行业专家的小贴士

OMNI3D的FFF 3D打印技术主管Krzysztof Kardach：“在决定使用哪种聚合物材料时，首先得考虑零件的质量、尺寸和数量方面的要求。在此基础上，进一步寻求适合的技术，并与相关专家探讨其具体应用。如果你准备买一台价格不菲的打印机，订购一个测试部件通常是一个很好的概念验证。”

巴斯夫Forward AM 3D技术咨询部销售经理Fernanda Kronjäger：“但一句话总结：设计自由，节省成本，创造真实的零件和超越原型。不用想太多，尽管去做!”

捷克Fillamentum市场专员Martin Opustil：“我们建议是先做一定研究，找到最适合他们需求的材料。此外，还应将所需的后处理和环境影响都考虑在内。最后，寻找到一家能够提供优质原料的可信赖的供货商也很重要。”

如今材料和3D打印技术的发展已经日臻成熟，预计未来几年产业增长动力将由以3D打印设备为主向设备和材料双驱动转变，3D打印材料需求量将较快增长。IDTechEx新报告显示，聚合物3D打印正在从原型制作转向最终用户的高价值采用，这将推动其在2033年增长至211亿美元。

文章来源：网易

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