歡迎光臨~昆山弗瑞森光電科技有限公司
服務熱線 全國服務熱線:

134-0510-4499

您的位置: 網站首頁 > 新聞資訊

新聞資訊

史上最全激光3D打印材料解析(完整版)

  

3D打印領域,3D打印材料始終扮演著舉足輕重的角色,因此3D打印材料是3D打印技術發展的重要物質基礎,在某種程度上,材料的發展決定著3D打印能否有更廣泛的應用。目前,3D打印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、金屬材料和陶瓷材料等,除此之外,彩色石膏材料、人造骨粉、細胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印領域得到了應用。
   3D打印所用的這些原材料都是專門針對3D打印設備和工藝而研發的,與普通的塑料、石膏、樹脂等有所區別,其形態一般有粉末狀、絲狀、層片狀、液體狀等。通常,根據打印設備的類型及操作條件的不同,所使用的粉末狀3D打印材料的粒徑為1~100μm不等,而為了使粉末保持良好的流動性,一般要求粉末要具有高球形度。
   對于3D打印材料來講,當下市場上的材料已不下200余種,且隨著技術的研發和進步,材料種類的更新度也會越來越快。那么,怎樣才能更好更快更系統的認識材料呢?
目前激光3D打印常見的材料有哪些呢?
1 尼龍材料
  它是一種白色的粉末,SLS尼龍粉末材料具有質量輕,耐熱,磨擦系數低,耐磨損等特點。粉末粒徑小,制作模型精度高。燒結制件不需要特殊的后處理,即可以具有較高的抗拉伸強度。在顏色方面的選擇沒有像PLA和ABS這么廣,但可以通過噴漆、浸染等方式進行色彩的選擇和上色。材料熱變形溫度為110℃,主要應用于汽車、家電、電子消費品、藝術設計及工業產品等領域都有著廣泛應用。
特點:燒結溫度—粉末熔融溫度180℃;燒結制件不需要特殊的后處理,即可以具有較高抗拉伸強度。并且尼龍粉末燒結快速成型過程中,需要較高的預熱溫度,需要保護氣氛,設備性能要求高。
PC-ABS材料
  它是一種應用最廣泛的熱塑性工程塑料。PC-ABS具備了ABS的韌性和PC材料的高強度及耐熱性,大多應用于汽車、家電及通信行業。 使用該材料配合FORTUS設備制作的樣件強度比傳統的FDM系統制作的部件強度高出60%左右,所以使用PC-ABS能打印出包括概念模型、功能原型、 制造工具及最終零部件等熱塑性部件。
PC-ISO材料
  它是一種通過醫學衛生認證的白色熱塑性材料,具有很高的強度,廣泛應用于藥品及醫療器械行業,用于手術模擬、顱骨修復、牙科等專業領域。同時,因為具備PC的所有性能,也可以用于食品及藥品包裝行業,做出的樣件可以作為概念模型、功能原型、制造工具及最終零部件使用。
PSU類材料
  它是一種琥珀色的材料,熱變形溫度為189℃,是所有熱塑性材料里面強度最高,耐熱性最好,抗腐蝕性最優的材 料,通常作為最終零部件使用,廣泛用于航空航天、交通工具及醫療行業。PSU類材料能帶來直接數字化制造體驗,性能非常穩定,通過與RORTUS設備的配合使用,可以達到令人驚嘆的效果。
熱固性塑料
  熱固性樹脂如環氧樹脂、不飽和聚酯、酚醛樹脂、氨基樹脂、聚氨酯樹脂、有機硅樹脂、芳雜環樹脂等具有強度高、耐火性特點,非常適合利用3D打印的粉末激光燒結成型工藝。哈佛大學工程與應用科學院的材料科學家與Wyss生物工程研究所聯手開發出了一種可3D打印的環氧基熱固性樹脂材料,這種環氧樹脂可3D打印成建筑結構件用在輕質建筑中。
瑞典將嘗試用這種技術打印房屋
2 光敏樹脂
光敏樹脂是由聚合物單體與預聚體組成,由于具有良好的液體流動性和瞬間光固化特性,使得液態光敏樹脂成為3D打印耗材用于高精度制品打印的首選材料。光敏樹脂因具有較快的固化速度,表干性能優異,成型后產品外觀平滑,可呈現透明至半透明磨砂狀。尤其是光敏樹脂具有低氣味、低刺激性成分,非常適合個人桌面3D打印系統。
常見的光敏樹脂有somos NEXT材料、樹脂somos11122材料、somos19120材料和環氧樹脂。
somos NEXT材料
  白色材質,類PC新材料,韌性非常好,基本可達到selective laser sintering(SLS,選擇性激光燒結)制作的尼龍材料性能,而精度和表面質量更佳。somos NEXT材料制作的部件擁有迄今最優的剛性和韌性,同時保持了光固化立體造型材料做工精致、尺寸精確和外觀漂亮的優點,主要應用于汽車、家電、電子消費品等領域。
somos11122材料
  看上去更像是真實透明的塑料,具有優秀的防水和尺寸穩定性,能提供包括ABS和PBT在內的多種類似工程塑料的特性,這些特性使它很適合用在汽車、醫療以及電子類產品領域。
somos19120材料
  為粉紅色材質,是一種鑄造專用材料。成型后可直接代替精密鑄造的蠟膜原型,避免開發模具的風險,大大縮短周期,擁有低留灰燼和高精度等特點。
環氧樹脂
  是一種便于鑄造的激光快速成型樹脂,它含灰量極低(800℃時的殘留含灰量<0.01%),可用于熔融石英和氧化鋁高溫型殼體系,而且不含重金屬銻,可用于制造極其精密的快速鑄造型模。
3金屬材料

7214.png 

3D打印的定子轉子模型

  3D打印所使用的金屬粉末一般要求純凈度高、球形度好、粒徑分布窄、氧含量低。目前,應用于3D打印的金屬粉末材料主要有鈦合金、鈷鉻合金、不銹鋼和鋁合金材料等,此外還有用于打印首飾用的金、銀等貴金屬粉末材料。
轉子和葉片組合的一次性制造。
  金屬3D打印材料的應用領域相當廣泛,例如,石化工程應用、航空航天、汽車制造、注塑模具、輕金屬合金鑄造、食品加工、醫療、造紙、電力工業、珠寶、時裝等。
  采用金屬粉末進行快速成型是激光快速成型由原型制造到快速直接制造的趨勢,它可以大大加快新產品的開發速度,具有廣闊的應用前景。金屬粉末的選區燒結方法中,常用的金屬粉末有3種:
(1)金屬粉末和有機粘結劑的混合體,按一定比例將2種粉末混合均勻后進行激光燒結。
(2)兩種金屬粉末的混合體,其中一種熔點較低,在激光燒結過程中起粘結劑的作用。
(3)單一的金屬粉末,對單元系燒結,特別是高熔點的金屬,在較短的時間內需要達到熔融溫度,需要很大功率的激光器,直接金屬燒結成形存在的最大問題是因組織結構多孔導致制件密度低、力學性能差。
A工具鋼金屬材料
工具鋼的適用性來源于其優異的硬度、耐磨性和抗形變能力,以及在高溫下保持切削刃的能力。模具H13熱作工具鋼就是其中一種,能夠承受不確定時間的工藝條件。
B不銹鋼金屬材料
  不銹鋼與碳鋼不同,目前的鉻含量不同,10.5%鉻含量最低的鋼合金,不銹鋼不容易生銹腐蝕。
  奧氏體不銹鋼316L,具有高強度和耐腐蝕性,可在很寬的溫度范圍下降到低溫,可應用于航空航天、石化等多種工程應用,也可以用于食品加工和醫療等領域。
  馬氏體不銹鋼15-5PH,又稱馬氏體時效(沉淀硬化)不銹鋼,具有很高的強度、良好的韌性、耐腐蝕性,而且可以進一步的硬化,是無鐵素體。目前,廣泛應用  于航空航天、石化、化工、食品加工、造紙和金屬加工業。
  馬氏體不銹鋼17-4PH,在高達315℃下仍具有高強度高韌性,而且耐腐蝕性超強,隨著激光加工狀態可以帶倆極佳的延展性。
C 合金金屬材料
  金屬3D打印材料應用最為廣泛的金屬粉末合金主要有純鈦及鈦合金、鋁合金、鎳基合金、鈷鉻合金、銅基合金等。
鈦合金
  目前應用于市場的純鈦,又稱商業純鈦,分為1級和2級粉體,2級強于1級,對于大多數的應用同樣具有耐腐蝕性。因為純鈦2級具有良好的生物相容性,因此在醫療行業具有廣泛的應用前景。
  鈦是鈦合金產業的關鍵。目前,應用于金屬3D打印的鈦合金主要是鈦合金5級和鈦合金23級,因為其優異的強度和韌性,結合耐腐蝕、低比重和生物相容性,所以在航空航天和汽車制造中具有非常理想的應用,而且,因為強度高、模量低、耐疲勞性強,應用于生產生物醫學植入物。鈦合金23級,純度更高,是神級一樣的牙科和醫療鈦品級。
D鋁合金
  目前,應用于金屬3D打印的鋁合金主要有鋁硅AlSi12和AlSi10Mg兩種。鋁硅12,是具有良好的熱性能的輕質增材制造金屬粉末,可應用于薄壁零件如換熱器或其他汽車零部件,還可應用于航空航天及航空工業級的原型及生產零部件;硅/鎂組合使鋁合金更具強度和硬度,使其適用于薄壁以及復雜的幾何形狀的零件,尤其是在具有良好的熱性能和低重量場合中。
E銅基合金-青銅粉
  應用于市場的銅基合金,俗稱青銅,具有良好的導熱性和導電性,可以結合設計自由度,產生復雜的內部結構和冷卻通道,適合冷卻更有效的工具插入模具,如半導體器件,也可用于微型換熱器,具有壁薄、形狀復雜的特征。
F貴金屬材料

7217.jpg

721.jpg

  3D打印的產品在時尚界的影響力越來越大。世界各地的珠寶設計師受益最大的似乎就是將3D打印快速原型技術作為一種強大,且可方便替代其他制造方式的創意產業。在飾品3D打印材料領域,常用的有金、純銀、黃銅等。
4陶瓷材料
  陶瓷材料具有高強度、高硬度、耐高溫、低密度、化學穩定性好、耐腐蝕等優異特性,在航空航天、汽車、生物等行業有著廣泛的應用。3D打印的陶瓷制品不透水、耐熱(可達600°C)、可回收、無毒,但其強度不高,可作為理想的炊具、餐具(杯、碗、盤子、蛋杯和杯墊)和燭臺、瓷磚、花瓶、藝術品等家居裝飾材料。
但由于陶瓷材料硬而脆的特點使其加工成形尤其困難,特別是復雜陶瓷件需通過模具來成形。模具加工成本高、開發周期長,難以滿足產品不斷更新的需求
選擇性激光燒結陶瓷粉末是在陶瓷粉末中加入粘結劑,其覆膜粉末制備工藝與覆膜金屬粉末類似,被包覆的陶瓷可以是Al2O3,ZrO2和SiC等,粘結劑的種類很多,有金屬粘結劑和塑料粘結劑(包括樹脂、聚乙烯蠟、有機玻璃等),也可以使用無機粘結劑。
用途:
(1)將陶瓷粉末及粘合劑按一定的比例混合均勻燒結,經二次燒結處理工藝后獲得鑄造用陶瓷型殼,用該陶瓷型殼進行澆注即獲得制作的金屬零件。
(2)也可以直接制造工程陶瓷制件,燒結后再經熱等靜壓處理,零件最后相對密度高達99.9%,在工業方面可用于含油軸承等耐磨、耐熱陶瓷零件。
如何選擇3D打印材料?
怎么選擇適合自己的模型,通常會有下面幾個方面的考慮:
成本,材料性能(力學性能,機械性能,化學穩固性),后置處理后的成品細節,以及特殊應用環境等因素。
①成本
  從最受關注的成本(不包含后置處理和人工費用)上講。通過對同一結構體積的材質球打印,根據意造網提供的各類耗材價格,我們發現在同等10000mm3體積大小產品的生產造價上:PLA塑料<塑料<樹脂<全彩砂巖<尼龍<藍蠟<金屬。
  因此,從產品的造價成本上講,PLA塑料和ABS塑料是最低的,是最能符合低成本的耗材使用需求的。這里需要注意的是,PLA塑料和ABS塑料材料的產品在設計時懸空結構或者斜向上的角度最好大于45度,小于45度就會需要額外的支撐,也就是說,小于45度時會變相的增加造價成本。
②材料性能
下圖是意造網提供的部分3D打印耗材的材料性能,圖中硬度、透明度、尺寸和精度的等級從1到5級,是從最低級到最高級的劃分。
  在最小細節上,0.5mm的PLA塑料和ABS塑料,低于藍蠟的0.1mm,高于銀質材料的1.0mm,處在一個中間水平,尚無特別之處。
在最小壁厚上,在普通產品來講,1.0mm的PLA塑料和ABS塑料最小壁厚,于最低的0.6mm壁厚水平相差無幾,屬于正常水平范圍內,絕對能夠滿足絕大部分普通產品的塑造需求。同樣,雖然最小壁厚能滿足大部門普通產品,但仍須注意不能小于1.0mm時,否則會在打印過程中發生變形,造成打印失敗。
  在最高精度上,受材料自身因素的影響,0.3mm的PLA塑料在最高精度略低于平均水平,而0.1mm的ABS塑料則相對更為高精一些。不過這樣的最高精度,已經完全和某些工業級最高精度相媲美,絕對滿足創客對創意產品的制作要求。
  同時,PLA塑料和ABS塑料對應的FDM工藝相對簡單,利用桌面機就可以進行打印制作。而桌面機的使用相對于工業機來講,或許在精度和批量化生產上稍有差距,但絕對也可以滿足正常的產品需求,且造價更低,生產更方便。
③后置處理
  對于產品的后置處理,在色彩上,有噴漆(上色)、浸染,以及電鍍等多種方式。由于國內浸染技術不成熟且造價成本較高,電鍍操作復雜且成本也相對較高,所以為方便起見噴漆(上色)是目前來講最便捷的。當然,對于PLA塑料和ABS塑料來講,顏色選項很多,幾乎所有的顏色都可以選擇,且較為簡單易行。
  至于外表紋理和支撐處理,對于PLA塑料來講,PLA材料的3D模型較硬、不耐熱,如果打磨會愈磨愈粗糙,目前沒有較好的外表紋理和支撐處理辦法。而對于ABS塑料講,雖可以進行打磨,但是使用一定比列的堿溶液,即可使其表面光潔明亮,這種表面處理效果會更好。
④應用方向
  除了以上3種因素外,基于制作打印模型的目的,應用方向大致可分為兩類:外觀驗證和結構驗證。
  外觀驗證模型:由工程師設計制作用于驗證產品外觀的手板模型或直接使用且對外觀要求高的模型。外觀驗證模型是可視的、可觸摸的,它可以很直觀的以實物的形式把設計師的創意反映出來,避免了“畫出來好看而做出來不好看” 的弊端。外觀驗證模型制作在新品開發,產品外形推敲的過程中是必不可少的。
  基于外觀驗證模型的需求,優先建議選用光敏樹脂類3D打?。ò怉BS樹脂和透明PC材料);
  結構驗證模型:在產品設計過程中從設計方案到量產,一般需要制作模具。模具制造的費用很高,比較大的模具價值數十萬乃至幾百萬,如果在開模的過程中發現結構不合理或其他問題,其損失可想而知。因此,制作結構驗證模型能避免這種損失,降低開模風險。
基于結構驗證模型的需求,對精度和表面質量要求不高的,優先建議選擇機械性能較好、價格低廉的材料,比方說PLA、ABS等材料。
此外,還有部分特殊要求,例如對導電性有要求,則需要金屬材料,或者要逆向制作一個精美的首飾,則建議使用藍蠟。
  最受歡迎的材料主要應用方向
當然,在對材料有了清晰合理的劃分,和明確的性能認知之后,作為一個3D打印行業的從業者來講,我們還需要對材料的應用方向,做出一個大概性的了解。
據小編了解,當下市場上使用頻率最高的3D打印材料主要包括: 塑料(ABS、PLA、尼龍、光聚合物等),金屬(鋼、銀、金、鈦、鋁等)兩大類。而這兩大類別中,又可以根據市場應用和市場需求兩個方向進行再次劃分。
(1)市場應用最廣的
就目前的市場形態來看,塑料類材料在消費級產品制造中是主流。簡單點說就是,在我們日常生活中看到的3D打印產品,其生產材料不外乎是ABS、PLA、尼龍和光聚合物這四種。
(2)市場需求最廣的
如果從市場最需求和未來發展最長久的角度來看,市場對金屬類材料制作的產品的渴求是十分迫切的。尤其是在在航空航天與國防、汽車、醫療等行業的運用上,具備極大的發展空間。
  與傳統制造技術相比,3D打印不必事先制造模具,不必在制造過程中去除大量的材料,也不必通過復雜的鍛造工藝就可以得到最終產品,因此,在生產上可以實現結構優化、節約材料和節省能源。3D打印技術適合于新產品開發、快速單件及小批量零件制造、復雜形狀零件的制造、模具的設計與制造等,也適合于難加工材料的制造、外形設計檢查、裝配檢驗和快速反求工程等。因此,3D打印產業受到了國內外越來越廣泛的關注,將成為下一個具有廣闊發展前景的朝陽產業。

導航欄目

聯系我們

聯系人:周經理

手 機:13405104499

郵 箱:294761604@qq.com

公 司:昆山弗瑞森光電科技有限公司

地 址:江蘇省昆山柏廬北路363號

?
用手機掃描二維碼關閉
二維碼
成在线人视频免费视频_超清av在线播放不卡无码_成年片黄网站色大全清风阁