3D打印材料主要包括工程塑料、光敏樹(shù)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(xì)胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印領(lǐng)域得到了應(yīng)用。3D打印的材料很多，那么應(yīng)該如何選擇3d打印材料呢？下面深圳破解構(gòu)科技就來(lái)為大家進(jìn)行介紹。
如何選擇3D打印材料通常會(huì)有下面幾個(gè)方面的考慮：成本，材料性能（力學(xué)性能，機(jī)械性能，化學(xué)穩(wěn)固性），后置處理后的成品細(xì)節(jié)，以及特殊應(yīng)用環(huán)境等因素。
一、成本
從最受關(guān)注的成本（不包含后置處理和人工費(fèi)用）上講。通過(guò)對(duì)同一結(jié)構(gòu)體積的材質(zhì)球打印，我們發(fā)現(xiàn)在同等10000mm3體積大小產(chǎn)品的生產(chǎn)造價(jià)上：PLA塑料<塑料<樹(shù)脂<全彩砂巖<尼龍<藍(lán)蠟<金屬。
因此，從產(chǎn)品的造價(jià)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(chǎn)品在設(shè)計(jì)懸空結(jié)構(gòu)或者斜向上的角度最好大于45度，小于45度就會(huì)需要額外的支撐，也就是說(shuō)，小于45度時(shí)會(huì)變相的增加造價(jià)成本。
二、材料性能
下圖是提供的部分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(jí)從1到5級(jí)，是從最低級(jí)到最高級(jí)的劃分。
在最小細(xì)節(jié)上，0.5mm的PLA塑料和ABS塑料，低于藍(lán)蠟的0.1mm，高于銀質(zhì)材料的1.0mm，處在一個(gè)中間水平，尚無(wú)特別之處。
在最小壁厚上，在普通產(chǎn)品來(lái)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(wú)幾，屬于正常水平范圍內(nèi)，絕對(duì)能夠滿足絕大部分普通產(chǎn)品的塑造需求。同樣，雖然最小壁厚能滿足大部門(mén)普通產(chǎn)品，但仍須注意不能小于1.0mm時(shí)，否則會(huì)在打印過(guò)程中發(fā)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(duì)更為高精一些。不過(guò)這樣的最高精度，已經(jīng)完全和某些工業(yè)級(jí)最高精度相媲美，絕對(duì)滿足創(chuàng)客對(duì)創(chuàng)意產(chǎn)品的制作要求。
同時(shí)，PLA塑料和ABS塑料對(duì)應(yīng)的FDM工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，利用桌面機(jī)就可以進(jìn)行打印制作。而桌面機(jī)的使用相對(duì)于工業(yè)機(jī)來(lái)講，或許在精度和批量化生產(chǎn)上稍有差距，但絕對(duì)也可以滿足正常的產(chǎn)品需求，且造價(jià)更低，生產(chǎn)更方便。
三、后置處理
對(duì)于產(chǎn)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(guó)內(nèi)浸染技術(shù)不成熟且造價(jià)成本較高，電鍍操作復(fù)雜且成本也相對(duì)較高，所以為方便起見(jiàn)噴漆（上色）是目前來(lái)講最便捷的。當(dāng)然，對(duì)于PLA塑料和ABS塑料來(lái)講，顏色選項(xiàng)很多，幾乎所有的顏色都可以選擇，且較為簡(jiǎn)單易行。
至于外表紋理和支撐處理，對(duì)于PLA塑料來(lái)講，PLA材料的3D模型較硬、不耐熱，如果打磨會(huì)愈磨愈粗糙，目前沒(méi)有較好的外表紋理和支撐處理辦法。而對(duì)于ABS塑料講，雖可以進(jìn)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(huì)更好。
四、應(yīng)用方向
除了以上3種因素外，基于制作打印模型的目的，應(yīng)用方向大致可分為兩類：外觀驗(yàn)證和結(jié)構(gòu)驗(yàn)證。
外觀驗(yàn)證模型：由工程師設(shè)計(jì)制作用于驗(yàn)證產(chǎn)品外觀的手板模型或直接使用且對(duì)外觀要求高的模型。外觀驗(yàn)證模型是可視的、可觸摸的，它可以很直觀的以實(shí)物的形式把設(shè)計(jì)師的創(chuàng)意反映出來(lái)，避免了“畫(huà)出來(lái)好看而做出來(lái)不好看” 的弊端。外觀驗(yàn)證模型制作在新品開(kāi)發(fā)，產(chǎn)品外形推敲的過(guò)程中是必不可少的。
基于外觀驗(yàn)證模型的需求，優(yōu)先建議選用光敏樹(shù)脂類3D打印（包括類ABS樹(shù)脂和透明PC材料）；
結(jié)構(gòu)驗(yàn)證模型：在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中從設(shè)計(jì)方案到量產(chǎn)，一般需要制作模具。模具制造的費(fèi)用很高，比較大的模具價(jià)值數(shù)十萬(wàn)乃至幾百萬(wàn)，如果在開(kāi)模的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)不合理或其他問(wèn)題，其損失可想而知。因此，制作結(jié)構(gòu)驗(yàn)證模型能避免這種損失，降低開(kāi)模風(fēng)險(xiǎn)。
基于結(jié)構(gòu)驗(yàn)證模型的需求，對(duì)精度和表面質(zhì)量要求不高的，優(yōu)先建議選擇機(jī)械性能較好、價(jià)格低廉的材料，比方說(shuō)PLA、ABS等材料。
此外，還有部分特殊要求，例如對(duì)導(dǎo)電性有要求，則需要金屬材料，或者要逆向制作一個(gè)精美的首飾，則建議使用藍(lán)蠟。
當(dāng)然，在對(duì)材料有了清晰合理的劃分，和明確的性能認(rèn)知之后，作為一個(gè)3D打印行業(yè)的從業(yè)者來(lái)講，我們還需要對(duì)材料的應(yīng)用方向，做出一個(gè)大概性的了解。
據(jù)小編了解，當(dāng)下市場(chǎng)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(jù)市場(chǎng)應(yīng)用和市場(chǎng)需求兩個(gè)方向進(jìn)行再次劃分。
（1）市場(chǎng)應(yīng)用最廣的
就目前的市場(chǎng)形態(tài)來(lái)看，塑料類材料在消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品制造中是主流。簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)就是，在我們?nèi)粘Ｉ钪锌吹降?D打印產(chǎn)品，其生產(chǎn)材料不外乎是ABS、PLA、尼龍和光聚合物這四種。
（2）市場(chǎng)需求最廣的
如果從市場(chǎng)最需求和未來(lái)發(fā)展最長(zhǎng)久的角度來(lái)看，市場(chǎng)對(duì)金屬類材料制作的產(chǎn)品的渴求是十分迫切的。尤其是在在航空航天與國(guó)防、汽車、醫(yī)療等行業(yè)的運(yùn)用上，具備極大的發(fā)展空間。
與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，3D打印不必事先制造模具，不必在制造過(guò)程中去除大量的材料，也不必通過(guò)復(fù)雜的鍛造工藝就可以得到最終產(chǎn)品，因此，在生產(chǎn)上可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、節(jié)約材料和節(jié)省能源。3D打印技術(shù)適合于新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、快速單件及小批量零件制造、復(fù)雜形狀零件的制造、模具的設(shè)計(jì)與制造等，也適合于難加工材料的制造、外形設(shè)計(jì)檢查、裝配檢驗(yàn)和快速反求工程等。因此，3D打印產(chǎn)業(yè)受到了國(guó)內(nèi)外越來(lái)越廣泛的關(guān)注，將成為下一個(gè)具有廣闊發(fā)展前景的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。
公安機(jī)關(guān)備案號(hào):44030902000839
郭生
