3D打印技術(shù)的演進(jìn)與材料發(fā)展密不可分。FDM(熔融沉積成型)作為應(yīng)用最廣泛的3D打印技術(shù)之一,其材料選擇直接影響打印效果與應(yīng)用場景。本文將詳細(xì)介紹FDM技術(shù)中最常用的六類3D打印材料。
一、工程塑料:PLA與ABS
PLA(聚乳酸)是3D打印愛好者最常用的材料之一。這種可生物降解的熱塑性塑料以玉米、甜菜、木薯或甘蔗等可再生資源為原料制成,相比其他塑料更具環(huán)保性,甚至被稱作“綠色塑料”。
PLA的另一優(yōu)勢是打印時(shí)幾乎無異味,安全性較高,適合家庭或教室環(huán)境使用。其冷卻收縮率低于ABS,即便打印機(jī)未配備加熱平臺(tái)也能順利完成打印。
ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)是FDM打印中僅次于PLA的常用材料。這種熱塑性塑料憑借價(jià)格低廉、經(jīng)久耐用、彈性良好、質(zhì)量輕便且易于擠出的特性,成為3D打印的理想選擇,樂高玩具便采用此材料制成。
但ABS也存在明顯短板:其一,熔點(diǎn)較高(210°C-250°C),打印時(shí)需對平臺(tái)加熱以防止首層冷卻過快導(dǎo)致翹曲;其二,打印過程中釋放的有毒物質(zhì)遠(yuǎn)超PLA,需在通風(fēng)良好的環(huán)境中操作,或選擇配備封閉機(jī)箱與空氣凈化裝置的打印機(jī)。
二、TPE/TPU柔性材料
在商業(yè)領(lǐng)域,TPE常用于制造汽車零部件、家電配件、醫(yī)療用品、鞋底、手機(jī)殼及腕帶等產(chǎn)品。其中,采用聚氨酯材質(zhì)的TPU柔性材料能夠打造出延展性極佳的物體,但打印過程中對材料進(jìn)給的控制難度較高,尤其對于采用遠(yuǎn)端送料系統(tǒng)的3D打印機(jī)而言,柔性材料的順暢輸送更具挑戰(zhàn)性。
三、木質(zhì)質(zhì)感材料
木質(zhì)材料通過將竹子、樺木、雪松、櫻桃木等木質(zhì)纖維與PLA混合制成,可打印出觸感接近真實(shí)木材的模型。不過需注意,木質(zhì)纖維的加入會(huì)降低材料的柔韌性與拉伸強(qiáng)度。
四、金屬質(zhì)感PLA/ABS材料
此類材料由PLA或ABS與金屬粉末(如青銅、黃銅、鋁、不銹鋼)混合而成,經(jīng)拋光處理后,模型在視覺上可呈現(xiàn)出金屬材質(zhì)的質(zhì)感。由于金屬粉末的加入,此類線材的重量明顯超過普通PLA或ABS,手感更接近金屬而非塑料。
五、碳纖維復(fù)合材料
碳纖維材料通過將細(xì)碎碳纖維與基礎(chǔ)塑料混合,顯著提升了打印件的剛性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及層間附著力,但材料成本也隨之大幅增加。由于碳纖維的研磨特性,即便經(jīng)過精細(xì)處理,打印過程中仍會(huì)加速噴嘴磨損,尤其是黃銅等軟金屬噴嘴,在打印約500克材料后,噴嘴直徑便可能出現(xiàn)明顯擴(kuò)大,需及時(shí)更換。
六、夜光材料
夜光材料通過在PLA或ABS中添加熒光劑制成,經(jīng)約15分鐘光源照射后,在黑暗環(huán)境中可發(fā)出綠色、藍(lán)色、紅色、粉色、黃色或橙色等不同顏色的光芒,打造出獨(dú)特的發(fā)光效果。