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3D打印材料指南:塑料(上)

赵师傅
2020-10-27 13:50:49

塑料是由合成或半合成化合物制成的材料,具有延展性(能够改变其形状)。市场上的大多数塑料都是完全合成的(最常来自石化产品)。然而,由于对环境的日益关注,由可再生材料如聚乳酸(PLA)衍生的塑料在市场上也很流行。

 

由于塑料的低成本,易于制造,多功能性和耐水性,塑料被用于多种产品和领域。在增材制造领域,3D打印塑料也非常受欢迎。

 

在以下指南中,我们将介绍最常见的3D打印塑料。对于工业和最终用途的零件,制造商可能会决定选择SLS(使用塑料粉末)或SLA(使用塑料树脂)技术,以提供更高的准确性和零件质量。可以使用塑料进行打印的其他两种技术是“材料喷射”和“多喷射融合”。

 

什么塑料可以用在添加剂制造?长丝或粉末形式的塑料应融化以形成逐层打印的物体。以树脂形式,它应该固化形成物体。在构建过程中,每种塑料将需要不同的3D打印参数,并且会赋予零件各种特性。

 

3D打印塑料:综合指南

 

ABS

 

ABS灯丝是最常用的3D打印塑料。它用于汽车,电器和手机外壳的车身。它是一种热塑性塑料,其中包含基于聚丁二烯的弹性体基础,使其更加柔软,并且抗冲击。ABS也可用于粉末床工艺(例如SLS)的粉末形式,以及用于SLA和PolyJet技术的液体形式。

 

在230ºC至260ºC之间加热时,ABS用于3D打印。它是一种坚韧的材料,能够轻松承受-20ºC至80ºC的温度。除了高强度外,它还是一种可重复使用的材料,并且可以通过化学工艺进行焊接。但是,ABS不可生物降解,在与空气接触时会收缩,因此必须加热打印平台以防止翘曲。此外,建议在使用ABS进行打印时使用密闭式3D打印机来限制颗粒物的排放。

3D打印材料

PLA

 

与ABS不同,这种材料被称为聚乳酸或PLA,具有可生物降解的优点。PLA是使用可再生原材料(例如玉米淀粉)制造的。PLA是最容易打印的材料之一,尽管3D打印后确实会略微收缩。与ABS不同,在PLA中打印时不需要加热平台。PLA的打印温度也比ABS低,介于190ºC至230ºC之间。

 

由于其高的冷却和固化速度,PLA是一种较难处理的材料。同样重要的是,模型与水接触时可能会变质。但是,这种材料是一致的,易于使用的,并且具有多种颜色,使其适合FDM 3D打印。

3D打印材料

PLA 3D打印长丝线轴

 

ASA

 

ASA是一种具有与ABS相似的性能,但对紫外线具有更大抵抗力的材料。与ABS一样,建议在加热床平台上打印材料以防止翘曲。使用ASA进行打印时,ABS会使用类似的打印设置,但是由于苯乙烯释放,在封闭的腔室中打印必须格外小心。

3D打印材料

PET

 

聚乙烯对苯二甲酸酯或PET通常出现在一次性塑料瓶中。PET是任何打算与食品接触的部件的理想长丝。而且,该材料相当坚硬并且具有良好的耐化学性。为了在使用PET打印时获得最佳效果,请在75 –90ºC之间进行打印。

 

PET通常以半透明长丝的形式销售,也出售PETG,PETE和PETT等变体。PET的优点包括:该材料在打印时不会释放任何气味,并且可以100%回收利用。

3D打印材料

PETG

 

PETG或乙二醇化聚酯是一种热塑性塑料,广泛应用于增材制造市场,兼具PLA 3D打印的简便性和ABS的强度。它是一种无定形塑料,可以100%回收利用。它具有与聚对苯二甲酸乙二酯相同的化学组成,其首字母缩写为PET。加入乙二醇是为了降低其脆性并因此降低其脆性。

3D打印材料

聚碳酸酯(PC)

 

聚碳酸酯(PC)是专为工程应用设计的高强度材料。该材料具有良好的耐热性,能够抵抗高达150ºC左右的任何物理变形。但是,PC容易吸收空气中的水分,这可能会影响性能和抗打印性。因此,PC必须存储在密封的容器中。PC因其实力和透明度而受到AM行业的高度评价。它的密度比玻璃低得多,因此在设计光学部件,保护屏或装饰物时特别有趣。

3D打印材料

由PC制成的3D打印零件

 

高性能聚合物(PEEK,PEKK,ULTEM)

 

3D打印技术的发展已导致对打印材料的广泛研究工作,从而能够开发出具有与金属相似的机械特性的各种高性能长丝。

 

高性能3D打印塑料有多种类型,例如PEEK,PEKK或ULTEM-它们以聚芳醚酮(PAEK)或聚醚酰亚胺(PEI)之类的家族而著称。这些灯丝具有很高的机械和耐热性,非常坚固,同时比某些金属轻。这些特性使它们在航空航天,汽车和医疗领域非常有吸引力。

 

由于其特性,高性能聚合物无法在市场上的所有FDM机器上印刷。实际上,3D打印机必须具有能够达到至少230°C的加热板,在350°C的挤压力和密闭的腔室。如今,这些材料中约有65%采用FDM技术印刷,但也以粉末形式发现,与SLS技术兼容。

3D打印材料

聚丙烯(PP)

 

聚丙烯是另一种热塑性塑料,广泛用于汽车,专业纺织品和数百种日常用品的制造中。PP以其耐磨性和吸收冲击的能力以及相对的刚性和柔韧性而闻名。然而,该材料的缺点包括其耐低温性以及对紫外线的敏感性,这会导致其膨胀。因此,几家制造商已经开发出在物理和机械上都更坚固的PP替代品-simili-propilenos。

3D打印材料

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