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3D打印耗材類型和價格

3D打印耗材類型和價格
 “3D打印”是增材制造的通俗叫法,學術名稱為快速成型(Rapid Prototyping,RP)技術,是一種不再需要傳統的刀具、夾具和機床就可以打造出任意形狀,根據零件或物體的三維數字模型通過成型設備以材料累加的方式制成實物模型的技術。它可以自動、快速、直接和精確地將計算機中的設計轉化為模型,甚至直接制造零件或模具,從而有效地縮短產品研發周期、提高產品質量并縮減生產成本。

近年增材制造行業開始趨于成熟,3D的迭代速度逐漸加快,多種3D打印機技術的設備價格已經非常實惠,包括過去動輒百萬的金屬3D打印機,如今亦有普通企業可以承受的桌面級3D打印機產品。而作為3D打印的另一個重要組成,耗材的豐富性和成本,對于行業的發展同樣重要,甚至在一定程度上看,3D打印機就是為材料服務的。

       目前應用最廣泛的3D打印機技術原理有三種:熔融堆積(FDM),立體光刻(SLA),以及選擇性激光燒結(SLS)。這些成型技術的原理差異較大,因此使用的耗材需要具有不同的形式,各類技術旗下的一些子類也會有一些差異。雖然不存在通用的某種耗材,但現在3D打印機材料和技術的可選擇性已經大大提高,最基本的3D打印機耗材有兩類:聚合物和金屬。在本文中,我們將概括目前主流、已經大范圍應用的3D打印機材料種類及其價格區間。

3D打印機材料

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      一、熱塑性聚合物

從購物袋到工業零件,聚合物幾乎無處不在。在3D打印中,熱塑性塑料可分為兩類:熱塑性塑料和熱固性塑料,形態主要有長絲、粉末、液體。熱固性塑料加熱不會融化,熱塑性塑料可以多次加熱重復融化和固化的過程,以細絲或粉末形式出現的塑料耗材都是熱塑性的。

1、FDM3D打印機:長絲耗材


      最成熟也是目前應用最廣泛的FDM3D打印機使用的是絲狀耗材,類型有許多種,理論上所有的熱塑性塑料都可以用于熱熔堆積。目前主流的有PLA、ABS、TPU、PETG等,顏色非常豐富,甚至可以按色卡定制,另外還有一些含有諸如碳纖維、木粉、金屬粉末、蠟、熒光劑、導電物的基于PLA的混合耗材,此外一些使用專業FDM3D打印機的人員也會使用一些高性能的長絲。

      由于種類繁多,因此FDM3D打印機的成本問題很難回答,另外定價在很大程度上取決于材料的質量,同一類耗材市場價格差異也非常大。普通個人或企業應用的長絲耗材一般在50~400元/千克左右,一般來說,普通PLA是最便宜的,其次是ABS,其他的價格仍然較貴,一些特種或高端耗材的價格甚至超過2000元/kg。

2、SLS3D打印機:粉末耗材

       SLS3D打印機使用粉末形式的聚合物,最常用的材料是聚酰胺,俗稱尼龍(PA)。用于SLS的標準粉末是改性尼龍PA12,通常為白色,每公斤價格在150~500元左右,與長絲一樣,這是普通粉末的大概價格,SLS粉末也有更昂貴的,滿足更高的高表面質量或性能。

不同的SLS3D打印機制造商的粉末耗材標準一般不同,另外就是您可能已經注意到,SLS的3D打印機普通耗材成本高于FDM,這是FDM仍然是最受歡迎3D打印機的主要原因之一。

3D打印機耗材
二、熱固性聚合物:光敏樹脂

      SLA是第一個3D打印技術,這意味著SLA3D打印機使用的耗材在數十年前就已經開始應用。SLA使用的是光敏樹脂是液態的,最基本的組成通常由環氧樹脂、丙烯酸或甲基丙烯酸等熱固性樹脂,再光源照射和混合的光引發劑催化下固化。光敏樹脂的種類和顏色不是很多,粗了普通的樹脂另有一些工業用途特種樹脂,例如失蠟鑄造用樹脂蠟、牙科專用樹脂、耐熱或柔性樹脂。

       跟SLS粉末耗材一樣,光敏樹脂在不同的制造商和不同的技術子類下的通用性方面,有時也會有點困難,平均的成本約為每升300元,入門級的光敏樹脂會低于這個平均價格,也有一些具有更佳表面質量或特殊性質的,例如牙科、鑄造用樹脂,有些可能要高達每升2000元。

3D打印機材料        

三、金屬粉末

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       金屬3D打印機使用的是粉末燒結技術,主流的有直接金屬激光燒結(DMLS)和選擇性激光熔化(SLM),兩者都是通過高能激光加熱金屬粉使之融合在一起成型的,金屬粉末基質可以是多種不同的金屬及合金材質,比如常見的銅、鋁、不銹鋼、鈦、鎳合金等等,他們必須足夠微細,直徑通常在30微米以下,并且形狀要接近球體,制作出這樣的粉末具有一定難度,因此3D打印金屬粉末的生產成本一直居高不下,常見的金屬3D打印機粉末耗材價格在1500~3500元/kg。

 

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