如何选择3D打印聚合物材料？

导读：如今有各种各样的材料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。这些材料中，使用率最高的当属聚合物，可广泛应用于多种3D打印技术中。然而，为每个应用或团体选择合适的3D打印聚合物可能是一项复杂的任务。了解每种材料的特性和特性对于确保最终零件的正确性能非常重要。那么目前市场种可以找到哪些类型的聚合物？它们最适合哪些应用？选择材料时应该注意什么？



当今市场上有哪些聚合物？
目前有多种聚合物可用于 3D 打印。事实上，这类材料除了种类繁多外，还可以以树脂的液态或细丝或粉末的固态形式存在。主要是热塑性塑料（PLA 或 ABS）、弹性体（TPA 或 TPU，丝状或粉末状）、光敏聚合物（如树脂）和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，可以找到各种各样所需的材料，从传统材料（如 PLA、ABS），到复合材料（碳纤维、芳纶纤维），再到技术先进的材料（CPE、ASA、PA）或具有特定先进价值（如耐化学性、阻燃性、耐候性）的直接工业材料等。 根据不同客户应用的需求，这些材料的数量逐年增加，也就是3D技术正在向越来越多的应用开放，因此需要满足每个行业的需求。



选择 3D 打印聚合物时需要注意什么？
在选择合适的聚合物之前，需要了解3D打印过程中对材料的制约因素。

●例如，零件的设计会根据所使用的技术而受到影响。以设计用于挤压的 3D 模型为例，由于需要需要支撑，因此零件的复杂性将受到限制。

●另一方面，在粉末床工艺中，一般来说设计自由度更大，因为不需要支撑，可以复制最小的细节。

●在 FFF 3D 打印中，必须考虑材料和打印机的限制。例如，一些细丝可以打印有可溶解或分离的支撑，但有一些细丝的支撑必须用相同的材​​料制成。使用相同材料的支撑件打印意味着必须以机械方式移除它们，因此支撑件不能位于零件内部。

●FFF 3D 打印中还要考虑材料的收缩。当使用上述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导致变形问题。


△FFF 3D 打印通常使用聚合物

●此外，在考虑设计时，需要牢记所需的特性以及所使用的工艺类型，零件的设计也会影响材料的选择。对于需要坚固且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，对于需要柔韧性和弹性的部件，弹性体是更好的选择。后处理也是一个重要因素，某些材料需要进行后处理才能达到所需的表面光洁度或强度。

●后处理是选择材料时要考虑的关键因素。后处理可以提高 3D 打印部件的耐用性、表面粗糙度和整体质量，包括清洁、表面处理和精加工。


△高性能聚合物

确定适合应用的 3D 打印聚合物
一旦考虑了可用材料的类型和要考虑的方面，接下来考虑应用就很重要了。正如我们所提到的，越来越多的行业和部门正将 4.0 技术集成到他们的生产中。因此，3D打印的应用非常广泛。碱性聚合物通常用于不会因温度、化学环境或机械应力而发生降解的情况。ULTEM 或 PEEK 等高性能聚合物更适合要求高的工业环境。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。


△选择聚合物时一定要考虑应用场景，因为不同的聚合物具有不同的特性

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。

小贴士
●在决定将哪种聚合物用于 3D 打印应用时，首先要考虑对零件质量、尺寸和数量的要求，然后寻找合适的技术，与应用专家讨论您的用例。如果考虑购买一台打印机，在购买昂贵的设备之前，订购一个测试部件通常是一个很好的概念验证。

●对于希望采用聚合物 3D 打印的人，建议是进行一些研究并找到最适合他们需求的材料，一定要考虑后处理以及材料对环境的影响。最后，重要的是要找到可以提供优质材料的可靠供应商。