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细数3D打印材料几大类别

时间:2014-12-22 15:35 来源:未知 作者:中国3D打印机网 阅读:

上期,笔者系统阐述基于不同3D打印技术下所使用的3D打印材料,并结合实际情况叙述FDM机型所需要的线材。FDM机型需要将3D打印材料制作成线状的材料,我们通常称为线材。时下,线材的种类有很多,如常见的PLA、ABS线材,另外还有各种性能的线材,如具有磁性的线材、可导电的线材等等。这些线材适用于不同应用领域,展现其材料的特色。从成型技术方面考量,3D打印材料还有很多。DLP/SLA成型技术下的树脂材料、SLS、SHS成型技术下的金属材料。当然,在3D打印领域还有各种意想不到的材料,例如:泥土、食用材料。


流淌着的血液 3D打印材料有哪些(二)


●树脂材料:PLA/DLP成型技术所用


光敏树脂材料一般用于SLA/DLP机型之中。使用光敏树脂材料打印出来的物品,表面较为光滑、成型质量高,所以许多DLP机型被定位为珠宝级别。笔者认为DLP成型技术较高以及光敏树脂打印出来的物体性能较好。光敏树脂材料也被称为UV材料,是由单体聚合物与预聚体组成。这种材料可在特定波长紫外光聚焦下完成固化。


光敏树脂材料打印出来的物品


光敏树脂材料一般是液化状态,使用该材料打印物体一般具备高强度、耐高温、防水等特点。然而,光敏树脂材料长期不使用容易导致硬化,并且该材料具备一定的毒性,在不使用的状态下需要对其进行封闭保存。光敏材料价格较贵,由于使用时需要将其倒进器皿内,所以容易导致浪费的现象。


光敏树脂材料尚有许多不同的类别,细分的光敏树脂材料根据配方或者制作方式的不同呈现出不同的性能,同时适合应用于不同的领域。Formlabs公司针对其生产的Form 1以及Form 1+ 3D打印机推出过多款性能不一的光敏树脂材料。Castable树脂是Formlabs推出的一款专为熔模铸造设计的材料,该材料可用于制作珠宝首饰、金属制品等。据Formlabs表示,Castable树脂打印物体表面较为光滑。


一款SLA机型,使用材料为光敏树脂

与Castable树脂一起问世的是Formlabs的另一款光敏树脂材料——Flexible树脂,该树脂材料柔韧性较强,成型后颇具柔性和弹性。珠海西通曾经发布过一款光敏树脂材料——CSLA 72041光敏树脂,这款光敏树脂材料粘度低、性能较高。据珠海西通表示,这款材料适合制作耐用、坚硬、防水的功能零件。据笔者观察,这款材料透明度较高。


西通光敏树脂材料制作的物品


光敏树脂材料适合SLA/DLP机型使用,并且树脂材料的成分不同表现出来的性能有所不同。值得注意的是,光敏树脂材料不宜长时间暴露在外边,这样容易造成树脂材料变得坚硬。密封保存有助于保持材料的良好性能以及避免材料的浪费。


第2页:金属材料:多种打印技术所爱


●金属材料:多种打印技术所爱


金属材料一般用于工业级别的机型。就成型技术而言,选择性激光烧结技术(SLS)、直接金属激光烧结技术(DMLS)、电子束熔炼技术(EBM)技术都有相对应的金属材料。这些成型技术一般需要使用粒状物料进行成型,材料状态一般都为粉末。金属材料比较多,如铝、铁、钢、银、金、钛等等。



粒状物成型的材料


尼龙铝粉材料被用于选择性激光烧结技术(SLS)当中,主要成分为尼龙以及铝粉。尼龙铝粉材料是在尼龙材料中加入适当的铝粉材料,使之产生铝的某些特质,成型物品中呈现金属光泽。尼龙铝粉材料经常用于装饰品和首饰的打印应用中。


不锈钢材料英文全称Stainless Steel,常常被用于选择性激光烧结技术的打印过程中。不锈钢材料比较坚硬,还有多种颜色可选,如银色、古铜色以及白色。不锈钢材料用于制作模型、艺术品等的制作。在3D打印材料中还有银、金、钛合金等,这些材料可被用于金银首饰的制作过程中,由于3D打印技术可制作较为复杂的几何模型,所以这些材料被打印出来颇具艺术品的气息。


不锈钢材料制作的指环

值得注意的是,钛金属材料是较为常用的3D打印材料,尤其是处于成型技术顶层的3D打印机,这些材料被用来制作工业零部件,制作出来的零部件不仅坚固而且可以达到定制的效果,受到工程制造领域广泛的青睐。近来,航空飞机、船舶、汽车等零部件制作过程中就比较喜欢采用钛金属材料作为3D打印材料,究其原因钛金属材料比较坚固而且稳定。


金属材料不仅仅可在SLS、EBM、DMLS等机型中使用,有些金属材料可以制作成FDM机型所需的线材,例如将金属粉末加入在PLA材料中,使其具备一定的金属属性等。在PLA材料或者ABS材料中加入金属粉末是材料制造上制作线材时经常用到的方法。从根本来讲,这些具备金属性质的材料当属于PLA线材或者ABS材料,这就需要根据金属所占比例来定。线材+粉末的线材制作方式,体型我们金属也可制作线材适用于FDM机型。



磁铁PLA线材制作的物件,在水中浸泡生锈


金属制作线材已有先例。3D打印材料制造商ProtoPlant推出两款3D打印线材,分别为:磁铁PLA、不锈钢PLA。据称,他们的制作方法为在PLA材料中分别加入磁铁粉末以及不锈钢粉末,使其具有这些金属的某些特点。有关人员表示,这些PLA线材看起来颇像金属材质。金属材质的线材后期需要经过抛光的程序,磁铁PLA和不锈钢PLA抛光后具备金属光泽。


第3页:陶瓷和玻璃:3D打印特殊材料


●陶瓷和玻璃:3D打印特殊材料


陶瓷材料也是选择性激光烧结技术(SLS)所使用的3D打印材料,使用陶瓷材料可以制作各种颇富艺术气息的陶瓷制品,如瓷杯、瓷勺等等。值得我们注意的是,同食品3D打印技术一样,陶瓷3D打印技术也需要后期烧制过程。也就是,陶瓷3D打印技术并不能完成陶瓷的高温烧制过程,3D打印出来的陶瓷制品充其量算是半成品。


咖啡粉和粘土结合制作的陶瓷材料

玻璃粉末材料是选择性激光烧结技术使用的材料之一,不过笔者搜索相关资料,资料显示并没有一款真正的玻璃3D打印。常见的是在各种3D打印材料中加入玻璃粉末,使得该材料拥有玻璃的某些特性。玻璃材料根据所配置成分比例的不同而呈现出不同的属性,这是根据3D打印物体所需以及构成物质所决定的。


铂金类金属玻璃粉末(左)铂金类金属玻璃(右)


之前,日本田中控股公司宣布成功使用SLS技术制作出铂金类金属玻璃,并宣称已经掌握该材料的制作配方。据笔者估计,该材料也是在铂金材料中适当加入玻璃粉末,具体各自含量多少,尚不知晓。虽然这并不是严格意义上的玻璃打印技术,但是这条信息意味着SLS成型技术可以制作金属玻璃的3D打印对象。


在3D打印成型技术中,有一种基于粉末床、喷头、石膏的三维打印技术(PP),PP技术所使用的3D打印材料为石膏。利用石膏材料打印出来的物体虽然坚固,但是表现出容易碎的特性。石膏材料由于种种原因打印时需要做好浸润的前期准备工作,如低熔点蜡等。另外,打印成品的表面极有可能出现细微颗粒的效果,而且不平的表面可能呈现一定的纹理。


使用巧克力打印机打印出来的巧克力


另外,在3D打印材料行列里还有许多特殊的3D打印材料,如可食用材料、类似混凝土的坚硬材料、用于生物3D打印的特殊墨水等。可用于3D打印材料随着3D打印技术的发展以及材料的发现与开拓不断增多。


编辑点评:在3D打印材料实际制作过程中,由于制作技术、制作方法、制作工艺不一样,所以3D打印材料并没有严格意义上的分类。3D打印业界巨头Stratasys和3D Systems发布某种材料时,习惯将材料归于哪一种技术。例如之前,3DS在欧洲模展上推出了5款SLA机型的3D打印材料:FTX Cast、FTX Gold、FTX Silver、FTX Gray以及FTX Clear,这些材料表明了是用于SLA机型之上。


(责任编辑:中国3D打印机网)