新闻中心
宁波史瑞迪全面解析3D打印塑料种类、特性和应用
2024-05-14 10:55:24  阅读120次
浙江宁波史瑞迪全面解析3D打印塑料种类、特性和应用



引言:对于3D打印您了解多少呢?这里有一篇3D Systems资深材料工程师编辑的3D打印材料手册。

3D 打印正在飞速发展。随着技术和材料的不断发展,3D 打印可解决的各行各业中的应用变得更加多样,可以降低外包成本,加快迭代速度,以及优化生产和原型制造。3D打印技术可与传统制造业技术互补,共同推进现代制造业的转型。





3D打印技术概论



1986年美国科学家Chuck·Hull利用一种叫光敏树脂的液态材料,发明出世界上第一台3D打印机。随后Chuck·Hull以这种技术为基础成立了世界上第一家3D打印设备公司3D Systems,并于1992年出售第一台商业化产品。3D Systems至今已谱写 35余年的开拓历程,成为全球化的 3D 打印解决方案提供商。

3D打印从最初的适合小批量、定制化、具有复杂结构的零部件的生产,到现在革新为大批量的定制化生产,无缝接入工厂的生产工艺,变革生产流程,显著提升效率。





3D打印材料











塑料材料是3D打印材料中发展时间比较久的材料, 塑料打印材料用途极广。一系列专业工程聚合物、弹性体和复合材料现已可用,这些材料具有柔性、耐用性、刚性、韧性、稳定性、透明性以及优质外观和质感等特性,能够生产出所需部件。材料创新并不止于此。塑料技术创新提供了生物兼容性、耐热性、防水性和其他广受欢迎的品质。



如果想要更好的使用适合的材料进行打印,需要更多的了解材料及相关打印技术的工作原理。



本指南按塑料材料的明确特征和常规比较基础对这些材料进行分组。



特性和用途类别包括铸造材料、复合材料、全彩材料、通用型材料、坚固耐用材料、耐热材料、透明材料和生物兼容性材料。还有许多同时适用于原型制造和生产应用的材料。






通用型材料



通用型材料分为类橡胶、弹性体、刚性超、柔性材料、超高韧性塑料等。

(1)类橡胶材料:拥有高撕裂强度和出色延展性的部件

特性:耐用;耐磨且抗撕裂、出色的细节和表面光洁度、良好的回收能力

适用于垫圈、软管、密封件、最终用途部件的小批量到中批量直接制造等。



上图为Figure 4 RUBBER-65A BLK,是具有邵氏 65A 硬度和高断裂伸长率的中等撕裂强度、生产级品质橡胶,适合在Figure 4设备使用。

(2)原型制造弹性体:拥有高撕裂强度和出色延展性

特性:类橡胶、优异的压缩特性、高伸长率

适用于包覆成型模型、挡风雨条、密封件垫圈、轮胎面、手柄把手等;适用于工业和消费品应用的类橡胶和弹性产品。



上图为VisiJet M2E-BK70,黑色硬质弹性体,具有高达70的邵氏A型硬度和压缩后出色的回弹性,与ProJet MJP 2500 Plus设备搭配使用。

(3)刚性柔性材料:拥有聚丙烯成型部件的外观和触感



特性:精确、耐用、高柔性

适用于原型制造、功能测、小批量生产、RTV/硅胶模具的母模和卡扣装配件等。

上图为Accura 25,适用于SLA打印机的通用柔性材料。


(4)超高韧性塑料:带来耐用模制塑料的外观和触感

特性:精确、耐用、抗冲击性、耐热性和防潮性。可媲美注塑成型和其他模具制造工艺。

适用于消费性电子组件、钻孔攻丝应用、卡扣组件、功能装配件、用于真空铸造的母模和快速原型制造等。

上图为最新推出的Figure 4 Rigid White材料,适用于当天生产出部件的不透明白色生产级品质刚性塑料。此生物相容性材料所生产的部件具有光滑表面光洁度、长期环境稳定性、耐久性,并呈现出洁净的白色。

(5)刚性塑料:注塑模具塑料的外观和触感



特性:刚性、耐用和光滑表面等

适用于快速模具制造(要求耐高温的应用)、某些医疗应用和快速原型制造等。

上图为VisiJet M2S-HT90材料,与ProJet 2500 Plus搭配使用,适用于需要耐90度高温和生物相容性应用。





坚固耐用的材料



坚固耐用的材料分为坚硬材料、陶瓷强化复合材料、高性能复合材料、Nylon 11、Nylon 12、铝填充Nylon 12、阻燃Nylon 12、玻璃填充Nylon 12复合材料和耐高温Nylon 12。

(1)坚硬材料:坚固准确的功能性部件



特性:坚硬、刚性

适用于设计验证、功能原型开发、耐用组件和卡扣、短期生产、RTV模具的母模,模拟和替代数控加工和注塑成型的ABS 制品。

上图为VisiJet Armor(M2G-CL),透明材料,与ProJet MJP 2500搭配使用。

(2)陶瓷强化复合材料:耐高温的坚固部件



特性:耐热性、防潮性、耐磨性、类陶瓷

适用于陶瓷类部件、夹具、固定装置和模具、风洞模具、母模、水和液体处理件等。

上图为Accura PEAK材料,与ProX 800和ProX 950兼容。

(3)高性能复合材料:稳定、高刚度部件



特性:耐热性、出众的刚硬度和耐磨性

适用于风洞模型、发动机罩内的汽车零部件、电器连接器、适配器装置、底座插座、夹具、固定装置和工具等。

上图为Accura HPC材料,白色纳米复合材料,与ProX 800搭配使用。

(4)Nylon 11:抗冲击性和耐疲劳性



特性:坚固耐用、高伸长率、高抗冲击强度

适用于卡扣连接、活动铰链、接头、管道、夹具、固定装置和模具等。

上图为Duraform ProX EX NAT材料,自然色可进行染色。





透明:坚硬、耐热的高度透明部件



这些材料非常适合:类聚碳酸酯组件;照明组件;某些医疗模型和设备。

(1)透明多用途树脂:具有模制聚碳酸酯的美观外观的稳定精密部件



特性:清晰、透明;刚性、坚固。

适用于:坚固的功能原型;透明装配件;熔模铸造模型;透明的展示和可视化模型,比如照明组件(透镜等)、头灯、瓶子。

*具有聚碳酸酯美观外观的优秀通用型材料;适用于熔模铸造应用。

(2)透明耐热树脂:耐高温、防潮部件



特性:耐热性;清晰、透明。

适用于:发动机罩内部组件测试;热流体流动;透明装配件。

*材料透明度能够实现装配件中内部结构的可视化。





可铸造材料



(1)铸造蜡:100%蜡质,适用于可重复性铸模,无缝适应现有铸造工作流程

特性:高分辨率;高对比度颜色;100%蜡。

适用于:金属铸件。

(2)透明可铸型树脂:稳定的中等到超大型轻质QuickCast铸模

特性:优异的防湿/防潮性;透明;稳定。

适用于:用于原型和生产部件的QuickCast 模型;各种铸件,包括钛、铝、镁、锌、石膏和铁金属铸件。

(3)通用型可铸造塑料:高分辨率,可呈现微小的精细细节特征

特性:高对比度紫色;刚性。

适用于:精美的珠宝首饰;医疗仪器和器械;定制金属应用。

(4)苯乙烯基铸造材料:消耗性材料,与标准铸造工艺兼容



特性:无需模型制造原型和生产用铸件。烧结周期短。

适用于:原型铸造;中小批量生产运行;各种铸件,包括钛、铝、镁、锌、石膏和铁金属铸件。

以上列举的只是丰富材料库中的部分材料,还有更多复合材料、全彩材料、阻燃材料和生物兼容性材料等。点击“阅读原文"或扫描以下二维码免费下载3D打印材料指南,更全面了解契合您行业应用需求的材料。


如今材料和3D打印技术的发展已经日臻成熟,3D打印避免了开模环节,能适用大中小批量生产与复杂结构零部件的制造,具有各类不同机械性能的生产级塑性材料也为各行各业带来更多工艺流程的改善。之前只能耗费更多时间通过传统注塑等手段获得的部件,通过3D打印技术结合具有机械性能的材料,在数小时内即可得到精确的塑料零件。