如何选择3D打印聚合物材料?

3D打印动态
2023
03/30
21:59
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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?

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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。

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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。

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△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。

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△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。

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△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。


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