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如何选择合适的3D打印材料呢?   

banwei

2016-08-29 14:30

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3D打印能够打印很多材料,比如金属粉末、陶瓷、塑料等等。当然,很多材料只有特殊类型的设备才能用。目前,大多数商用3D打印机的材料主要是塑料。但是,即使是塑料打印机,能够使用的材料范围很广: ABS、Nylon、PLA、PC、PEI。那么,你如何选择3D打印材料呢?

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部分行业中使用的3D打印材料


在选择3D打印材料时,大部分人关注的是材料的强度。下表是常见的3D打印塑料的抗拉强度从低到高排列:

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但是,更高拉伸强度并不能与 “更强”对等。例如,我们要做一个榔头,现在可供选择的材料是玻璃,其抗拉强度是175MPA,另外一个是3003铝,抗拉强度是110MPA。如果从抗拉强度来看,玻璃似乎更强一些,但是用它来做榔头,用不了几次就碎了。因为,材料的另一个指标——韧性决定着部件能够坚持多久。


一块窗玻璃如果用锤子一敲就会碎,一块钢片在锤子的击打下是弯曲或者断裂,取决于钢的种类和温度。铅并没有像玻璃或钢那么强,但韧性比它们都要好。同样的击打力度,可以打碎玻璃,或者使钢铁弯曲变形,但不会使铅断裂。这就是为什么子弹头用铅来做(你肯定不希望火药爆炸带来的冲击力把子弹砸碎吧?)


下表就是常见3D打印材料的抗拉强度和韧性的对比表。

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强度高的材料不见得韧性高,韧性高的材料也不见得强度高。这就是我们不会用玻璃做锤子或者用高碳钢做子弹。


温度,是另一个影响的打印部件的参数。对于熔融沉积制造打印机(FDM)来说,首先要将塑料等热熔性材料加热熔化,然后趁其没有硬之前通过喷嘴按照步骤堆积成想要的形状。(一般来说,喷嘴中的材料的温度略高于材料的固化温度,而已堆积的材料已经略低于固化温度,如此才可以堆积成型)


这就意味着,FDM所使用的打印材料的熔点不能太高,得让设备能够产生如此温度并且储存材料。(所以,我们不会很快看到镍(熔点2600华氏度)或者陶瓷(熔点1800-3000华氏度)出现在FDM打印材料名单上。


此外,你所挑选的3D打印材料,强度或韧性足够胜任应用环境,但温度上升之后,一切或许就不一样了。打印机加热材料并不是达到它的熔点(实际上离熔点还有很大一段距离),而是热挠曲温度。在这个温度下,材料变得足够软,能够在精确的压力下产生精确的变形量。

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那么,如果我们打印的配件有时需要进入沸水中,那么有些材料在这个温度下可能不能很好的保持形状,也就是说用它来打印就不合适了。假如打印的物件需要在比之更热的环境呢?比如,一种医药设备需要使用高压蒸汽消毒。


当然,挑选3D打印材料时还需要考虑价格,以及特殊用途。

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