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標(biāo)題: 常用3D打印材料的應(yīng)用 [打印本頁(yè)]
作者: 曉昀 時(shí)間: 2020-9-16 07:33
標(biāo)題: 常用3D打印材料的應(yīng)用
3D打印是一種快速成型技術(shù),，它以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，使用粉末狀的可粘合材料(如金屬,、塑料等),，通過(guò)數(shù)字技術(shù)材料逐層打印來(lái)構(gòu)造物體。隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，3D打印已走入尋常百姓家,。
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3D打印技術(shù)一開(kāi)始常見(jiàn)于模具制造,、工業(yè)設(shè)計(jì)，后來(lái)逐漸普及到建筑,、汽車(chē),、航天、醫(yī)療等領(lǐng)域,。3D打印憑借其獨(dú)特的制造技術(shù),，顛覆了傳統(tǒng)制造模式，也同樣賦予產(chǎn)品新的特性,。而3D打印材料是這一技術(shù)發(fā)展過(guò)程中的靈魂,，也是實(shí)現(xiàn)D打印技術(shù)突破技術(shù)瓶頸不斷創(chuàng)新的關(guān)鍵。
3D打印材料類(lèi)型可以從不同方面進(jìn)行分類(lèi),。根據(jù)化學(xué)性能可分為聚合物材料,、金屬材料、陶瓷材料,、復(fù)合材料,，根據(jù)物理狀態(tài)可分為絲狀材料、粉末材料,、液體材料,、薄片材料。在打印技術(shù)方面可以分為熔融沉積成形(FDM),、激光選區(qū)燒結(jié)(SLS),、激光選區(qū)熔化(SLM)、激光近凈成形(LENS),、電子束選區(qū)熔化(EBM),、多噴射熔融(MJF)、電弧增材制造(WAAM)等多種工藝,。
目前3D打印經(jīng)常使用的材料主要是聚合物材料,、金屬材料和陶瓷材料，發(fā)展至今也不斷有新材料加入其中,，如人造骨粉,、石膏、砂糖,、細(xì)胞生物原料等,。今天我們一起來(lái)了解一些常見(jiàn)的3D打印材料。
聚合物材料
光敏樹(shù)脂：適用于光固化成形,，在特殊的光照(如紫外光)下能夠發(fā)生聚合反應(yīng)以實(shí)現(xiàn)固化,。用于3D打印的光敏樹(shù)脂材料一般要滿(mǎn)足固化前性能穩(wěn)定,、反應(yīng)速度快、黏度適中,、固化收縮小,、固化后具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性以及毒性刺激性小等要求,。另外由于應(yīng)用領(lǐng)域的不同,，對(duì)光敏樹(shù)脂材料還有諸如低灰分、無(wú)灰分,、可生物降解等要求,。
熱塑性聚合物：如丙烯腈-丁二烯- 苯乙烯塑料(ABS)、聚乳酸(PLA),、尼龍(PA),、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS),、聚己內(nèi)酯(PCL),、熱塑性聚氨酯(TPU)、聚醚醚酮(PEEK)等都是常見(jiàn)的3D打印用熱塑聚合物材料,。
根據(jù)打印方式對(duì)材料形態(tài)的要求,，熔融沉積成型方式打印常使用絲材；激光選區(qū)燒結(jié)常使用粉材,。由于工業(yè)上常用的聚合物原料大多以顆粒為主,，制成絲材或粉材都要進(jìn)行二次加工，提高了3D打印耗材的使用成本,，目前也有一些單位開(kāi)始研發(fā)以顆粒為原料的3D打印裝備,。
·丙烯腈-丁二烯- 苯乙烯塑料(ABS)
ABS材料具有良好的熱熔性、機(jī)械性和抗沖擊性,，在3D打印工藝中應(yīng)用廣泛,。它的應(yīng)用范圍幾乎涵蓋了所有日用品、工程用品和部分機(jī)械用品,，多彩的顏色選擇也使其成為3D打印機(jī)用戶(hù)最喜愛(ài)的打印材料,。
·聚乳酸(PLA)
PLA是一種環(huán)保型打印材料，與ABS相比,，打印過(guò)程中不需要加熱床配合,，更方便使用，在低端3D打印機(jī)上也可以進(jìn)行使用,，也是使用廣泛的打印材料,。
·尼龍(PA)
PA具有良好的力學(xué)性能，并且耐油性,、耐熱性,、耐腐蝕性也十分突出,，是一種性能優(yōu)良的工程塑料。廣泛應(yīng)用于汽車(chē),、電子電氣,、電動(dòng)工具等行業(yè)。通過(guò)加入玻璃微珠,、碳纖維,、鋁粉等無(wú)機(jī)材料能夠使3D打印材料某些性能提高，更能滿(mǎn)足不同領(lǐng)域的應(yīng)用需求,。
·聚己內(nèi)酯(PCL)
PCL材料具有無(wú)毒,、低熔點(diǎn)的特性，適宜用于兒童使用的制品,。另外PCL還有良好的生物相容性和降解性,，在醫(yī)療領(lǐng)域中有很大的應(yīng)用空間，在4D打印方面也有相當(dāng)?shù)陌l(fā)展?jié)摿Α?/font>
·熱塑性聚氨酯(TPU)
TPU具有一定的耐磨性,、耐油性,，彈性良好，適用于鞋材,、個(gè)人消費(fèi)品,、工業(yè)零件等的制造。結(jié)合3D打印技術(shù)可以制造出傳統(tǒng)成形工藝難以制造的復(fù)雜多孔結(jié)構(gòu),，使得制件擁有獨(dú)特且可調(diào)控的力學(xué)性能,。
·聚醚醚酮(PEEK)
PEEK具有高熔點(diǎn)和優(yōu)良的力學(xué)性能，在生物相容性方面也表現(xiàn)良好,。目前對(duì)3D打印材料的開(kāi)發(fā)中,，PEEK正是其中的熱點(diǎn)之一。在尤其在醫(yī)療領(lǐng)域中,，3D打印可以根據(jù)患者的不同情況提供個(gè)人方案定制,，由于經(jīng)碳纖維增強(qiáng)的PEEK具有與人骨最為接近的楊氏模量，正成為骨科植入物中的理想材料,。
金屬材料
鐵基合金：較常用的鐵基合金有工具鋼,、316L 不銹鋼、M2 高速鋼,、H13 模具鋼和15-5PH 馬氏體時(shí)效鋼等,。鐵基合金使用成本較低、硬度高,、韌性好,，同時(shí)具有良好的機(jī)械加工性，特別適合于模具制造,。
鈦及鈦基合金：鈦及鈦合金以其顯著的比強(qiáng)度高,、耐熱性好,、耐腐蝕、生物相容性好等特點(diǎn),，成為醫(yī)療器械,、化工設(shè)備、航空航天及運(yùn)動(dòng)器材等領(lǐng)域的理想材料,。采用3D打印技術(shù)制造的鈦合金零部件尺寸精確,，性能比鍛造工藝生產(chǎn)的同種零件更好。
鎳基合金：鎳基合金是一類(lèi)發(fā)展最快,、應(yīng)用最廣的高溫合金,，廣泛用于航空航天,、石油化工,、船舶、能源等領(lǐng)域,。
鋁合金：鋁合金密度低,，耐腐蝕性能好，抗疲勞性能較高,， 且具有較高的比強(qiáng)度,、比剛度， 是一類(lèi)理想的輕量化材料,。
陶瓷材料
陶瓷材料具有硬度高,、強(qiáng)度高、耐高溫,、化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn),，在航天航空、電子,、汽車(chē),、能源、生物醫(yī)療等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用前景,。由于其大多數(shù)材料熔點(diǎn)很高甚至沒(méi)有準(zhǔn)確熔點(diǎn),，因而在一定程度上還是限度了陶瓷材料的應(yīng)用。
傳統(tǒng)陶瓷材料：主要包括粘土,、水泥及硅酸鹽玻璃等,。傳統(tǒng)陶瓷的原料多為天然的礦物原料，分布廣泛且價(jià)格低廉,，適合于日用陶瓷,、衛(wèi)生陶瓷、耐火材料,、磨料,、建筑材料等的制造,。
新型陶瓷材料：采用高純度原料、可以人為調(diào)控化學(xué)配比和組織結(jié)構(gòu)的高性能陶瓷,，相比傳統(tǒng)陶瓷在力學(xué)性能上有顯著提高并具有傳統(tǒng)陶瓷不具備的各種聲,、光、熱,、電,、磁功能。先進(jìn)陶瓷從用途上可分為結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷,。結(jié)構(gòu)陶瓷常用來(lái)制造結(jié)構(gòu)零部件,，要求有較高的硬度、韌性,、耐磨性和耐高溫性能,；功能陶瓷則用來(lái)制造功能器件，如壓電陶瓷,、介電陶瓷,、鐵電陶瓷、敏感陶瓷,、生物陶瓷等,。
作者: 未來(lái)第一站 時(shí)間: 2020-9-16 22:50
學(xué)習(xí)了。
作者: 遠(yuǎn)祥 時(shí)間: 2020-9-17 11:03
這個(gè)好,，后期整個(gè)行業(yè)基本上都是來(lái)拼前端材料了�,。�
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