3D打印能夠打印很多材料,比如金屬粉末、陶瓷、塑料等等。當然,很多材料只有特殊類型的設備才能用。目前,大多數商用3D打印機的材料主要是塑料。但是,即使是塑料打印機,能夠使用的材料范圍很廣: ABS、Nylon、PLA、PC、PEI。那么,你如何選擇3D打印材料呢?
部分行業(yè)中使用的3D打印材料
在選擇3D打印材料時,大部分人關注的是材料的強度。下表是常見的3D打印塑料的抗拉強度從低到高排列:
但是,更高拉伸強度并不能與 “更強”對等。例如,我們要做一個榔頭,現在可供選擇的材料是玻璃,其抗拉強度是175MPA,另外一個是3003鋁,抗拉強度是110MPA。如果從抗拉強度來看,玻璃似乎更強一些,但是用它來做榔頭,用不了幾次就碎了。因為,材料的另一個指標——韌性決定著部件能夠堅持多久。
一塊窗玻璃如果用錘子一敲就會碎,一塊鋼片在錘子的擊打下是彎曲或者斷裂,取決于鋼的種類和溫度。鉛并沒有像玻璃或鋼那么強,但韌性比它們都要好。同樣的擊打力度,可以打碎玻璃,或者使鋼鐵彎曲變形,但不會使鉛斷裂。這就是為什么子彈頭用鉛來做(你肯定不希望火藥爆炸帶來的沖擊力把子彈砸碎吧?)
下表就是常見3D打印材料的抗拉強度和韌性的對比表。
強度高的材料不見得韌性高,韌性高的材料也不見得強度高。這就是我們不會用玻璃做錘子或者用高碳鋼做子彈。
溫度,是另一個影響的打印部件的參數。對于熔融沉積制造打印機(FDM)來說,首先要將塑料等熱熔性材料加熱熔化,然后趁其沒有硬之前通過噴嘴按照步驟堆積成想要的形狀。(一般來說,噴嘴中的材料的溫度略高于材料的固化溫度,而已堆積的材料已經略低于固化溫度,如此才可以堆積成型)
這就意味著,FDM所使用的打印材料的熔點不能太高,得讓設備能夠產生如此溫度并且儲存材料。(所以,我們不會很快看到鎳(熔點2600華氏度)或者陶瓷(熔點1800-3000華氏度)出現在FDM打印材料名單上。
此外,你所挑選的3D打印材料,強度或韌性足夠勝任應用環(huán)境,但溫度上升之后,一切或許就不一樣了。打印機加熱材料并不是達到它的熔點(實際上離熔點還有很大一段距離),而是熱撓曲溫度。在這個溫度下,材料變得足夠軟,能夠在精確的壓力下產生精確的變形量。
那么,如果我們打印的配件有時需要進入沸水中,那么有些材料在這個溫度下可能不能很好的保持形狀,也就是說用它來打印就不合適了。假如打印的物件需要在比之更熱的環(huán)境呢?比如,一種醫(yī)藥設備需要使用高壓蒸汽消毒。
當然,挑選3D打印材料時還需要考慮價格,以及特殊用途。
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