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易倍体育emc一张表带你读懂3D打印资料分类

发布时间:2024-07-21 02:42:30 来源:emc全站官网 作者:emc全站网页版浏览: 52 次

  3D打印凭仗其共同的制作技能,让咱们得以出产史无前例的各类物品,并为企业削减本钱、缩短工时以及去除杂乱工艺,3D打印技能真实的优势在于其打印资料,能够很好地仿照塑料与金属资料的机械或许热能特色,可是这也是当时约束3D打印开展的一大技能原因。这儿扼要介绍当时3D打印资料的开展现状以及存在的问题。

  因为3D打印制作技能彻底改变了传统制作工业的办法和原理,是对传统制作形式的一种推翻,因而,3D打印资料成为约束3D打印开展的首要瓶颈,一起也是3D打印打破立异的要害点和难点地点,只要进行更多新资料的开发才干拓宽3D打印技能的运用范畴。现在,3D打印资料首要包含聚合物资料、金属资料、陶瓷资料和复合资料等。3D打印资料是3D打印技能开展的重要物质根底,在某种程度上,资料的开展决议着3D打印能否有更广泛的运用。现在,3D打印资料首要包含工程塑料、光敏树脂、橡胶类资料、金属资料和陶瓷资料等,除此之外,五颜六色石膏资料、人工骨粉、细胞生物质料以及砂糖等食物资料也在3D打印范畴得到了运用。下面咱们将从聚合物资料、金属资料、陶瓷资料和复合资料别离进行剖析。

  工程塑料,指被用做工业零件或外壳资料的工业用塑料,具有强度高、耐冲击性、耐热性、硬度高以及抗老化性等长处,正常变形温度能够超越90℃,可进行机械加工、喷漆以及电镀。工程塑料是当时运用最广泛的一类3D打印资料,常见的有丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚酰胺(PA)、 聚碳酸酯(PC)、聚苯砜(PPSF)、聚醚醚酮(PEEK)等。

  ABS资料具有杰出的热熔性和冲击强度,是熔融堆积成型3D打印工艺的首选工程塑料,现在首要是将ABS预制成丝、粉末化后运用,运用规模简直包括一切日用品、工程用品和部分机械用品。ABS资料的色彩品种许多,如象牙白、白色、黑色、深灰色、赤色、蓝色、玫瑰赤色等,在轿车、家电、电子消费品范畴有广泛的运用。

  近年来,ABS不但在运用范畴逐步扩展规模,功用也在不断提高,凭借ABS强壮的粘结性、强度,通过对ABS的改性,使其作为3D打印资料在适用规模进步一步扩展。2014年,国际空间站用为其打印零部件,国际上最大的资料公司Stratasys公司研制的最新ABS资料ABS-M30,专为3D打印制作规划,机械功用比传统的ABS资料提高了67%,然后扩展了ABS的运用规模。

  PC(聚碳酸酯)资料算得上是一种真实的热塑性资料,具有高强度、耐高温、抗冲击、抗曲折等特色,强度比ABS资料还要高60%,能够作为终究零部件运用乃至超强工程制品的运用。德国拜耳公司开发的PC2605可用于防弹玻璃、树脂镜片、车头灯罩、宇航员头盔面罩、智能手机的机身、机械齿轮等异型构件的3D打印制作。

  PC工程塑料的三大运用范畴是玻璃安装业、轿车工业和电子、电器工业,其次还有工业机械零件、光盘、包装、计算机等工作室设备、医疗及保健、薄膜、休闲和防护器件等。PC可用作门窗玻璃,PC层压板广泛用于银行、使馆、拘留所和公共场所的防护窗,用于飞机舱罩,照明设备、工业安全档板和防弹玻璃。

  PA资料尽管强度高,但也具有必定的柔耐性,因而,能够直接运用3D打印制作设备零件。运用3D打印制作的PA碳纤维复合塑料树脂零件,具有很高的韧度,可用于机械东西代替金属东西。全球闻名PA工程塑料的专家索尔维公司,根据PA的工程塑料进行3D打印样件,用于发动机周边零件、门把手套件、刹车踏板等。用PA资料代替传统的金属资料,终究处理了轿车轻量化问题。

  PA资料广泛运用于制作燃料滤网、燃料过滤器、罐、捕集器、储油槽、发动机汽缸盖罩、散热器水缸、平衡旋转轴齿轮。也可用在轿车的电器配件、接线柱以及用于制作一次性打火机体、碱性干电池衬垫,摩托车驾驶员的头盔,工作机器外壳等。别的,它还可用作驱动、操控部件等。

  PPSF资料是一切热塑性资料里边强度最高,耐热性最好,抗腐蚀性最高的资料。广泛用于航空航天,交通东西及医疗职业。一般作为终究零部件运用。

  PPSF具有最高的耐热性、强耐性以及耐化学性格,在各种快速成型工程塑料之中功用最佳,通过碳纤维、石墨的复合处理,PPSF资料能够表现出极高的强度,可用于3D打印制作该接受负荷的制品,成为代替金属、陶瓷的首选资料。

  PEEK(聚醚醚酮)是一种具有耐高温、自润滑、易加工和高机械强度等优异功用的特种工程塑料,可制作加工成各种机械零部件,如轿车齿轮、油筛、换档启动盘;飞机发动机零部件、主动洗衣机转轮、医疗器械零部件等。

  PEEK具有优异的耐磨性、生物相容性、化学安稳性以及杨氏模量最接近人骨等长处,是抱负的人工骨替换资料,合适长时间植入人体。根据熔融堆积成型原理的3D打印技能安全便利、无需运用激光器、后处理简略,通过与PEEK资料结合制作仿生人工骨。

  EP(Elasto Plastic)即弹性塑料,是Shapeways公司最新研制的一种3D打印原资料,它能避免用ABS打印的穿戴物品或许可变形类产品存在的软弱性问题。EP资料十分柔软,在进行塑形时,跟ABS相同选用“逐层烧结”原理,但打印的产品弹性却相当好,变形后也简单恢复。这种资料可用于制作像3D打印鞋、手机壳和3D打印衣物等产品。

  Ender资料是Stratasys公司推出一款全新的3D打印资料,它是一种先进的防聚丙烯资料,可满足各种不同范畴的运用需求。Endur资料具有高强度、柔韧度好和耐高温功用,用其打印的产品外表质量佳,且尺度安稳性好,不易缩短。Endur具有超卓的仿聚丙烯功用,能够用于打印运动部件、咬合啮合部件以及小型盒子和容器。

  3D打印生物塑料首要有聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PETG)、聚-羟基丁酸酯(PHB)、 聚-羟基戊酸酯(PHBV)、聚丁二酸-丁二醇酯 (PBS)、聚己内酯(PCL)等,具有杰出的可生物降解性。

  PLA(Poly Lactic Acid)即聚乳酸,可能是3D打印起先运用得最好的原资料,具有多种半通明色和光泽感。作为一种环境友好型塑料,聚乳酸可生物降解为活性堆肥。它是从玉米淀粉和甘蔗中提取的,而不是化石燃料。新加坡南洋理工大学的Tan.K.H等在运用PLA制作安排工程支架方面的研讨中,选用可降解高分子资料制作了高孔隙度的PLA安排工程支架,通过对该支架进行安排剖析,发现其具有成长才能。

  PLA(聚乳酸)是一种新式的生物基及可生物降解资料,其具有杰出的生物可降解性,运用后能被自然界中微生物在特定条件下彻底降解,终究生成二氧化碳和水,不污染环境,这对保护环境十分有利,是公认的环境友好资料。

  PETG资料是一种通明塑料,是一种非晶型共聚酯,具有较好的粘性、通明度、色彩、耐化学药剂、和抗应力白化才能。可很快热成型或挤出吹塑成型。粘度比丙烯酸(亚克力)好。其制品高度通明,抗冲击功用优异,特别适组成型厚壁通明制品。能够广泛运用于板片材、高功用缩短膜、瓶用及异型材等商场。

  PETG是选用甘蔗乙烯出产的生物基乙二醇为质料组成的生物基塑料。这种资料具有较好的热成型、坚耐性和耐候性,热成型周期短、温度低、成品率高。PETG作为一种新式的3D打印资料,兼具PLA和ABS的长处。在3D打印时,资料的缩短率十分小,并且具有杰出的疏水性,无需在密闭空间里储存。因为PETG的缩短率低、温度低,在打印进程中简直没有气味,使得PETG在3D打印范畴产品具有更为宽广的开发运用远景。

  PCL(聚己内酯)具有杰出的生物降解性、生物相容性和无毒性,而被广泛用作医用生物降解资料及药物操控开释体系,可运用于安排工程现已作为药物缓释体系。

  PCL资料是一种可降解聚酯,熔点较低,只要60℃左右,与大部分生物资料相同,人们常常把它用作特别用处如药物传输设备、缝合剂等,一起,PCL还具有形状回忆性。在3D打印中,因为它熔点低,所以并不需要很高的打印温度,然后到达节能的意图。在医学范畴,可用来打印心脏支架等。

  热固性塑料以热固性树脂为首要成分,合作以各种必要的添加剂通过交联固化进程成构成制品的塑料。热固性塑料第一次加热时能够软化活动,加热到必定温度,产生化学反响一交联反响而固化变硬,这种改变是不行逆的,尔后,再次加热时,已不能再变软活动了。正是凭借这种特性进行成型加工,运用第一次加热时的塑化活动,在压力下充溢型腔,从而固化成为确认形状和尺度的制品。

  热固性塑料比方环氧树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂、氨基树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、芳杂环树脂等具有强度高、耐火性特色,十分合适运用3D打印的粉末激光烧结成型工艺。哈佛大学工程与运用科学院的资料科学家与Wyss生物工程研讨所联手开发出了一种可3D打印的环氧基热固性树脂资料,这种环氧树脂可3D打印成修建结构件用在轻质修建中。

  树脂又称光敏树脂,是一种受光线照耀后,能在较短的时间内敏捷产生物理和化学改变,从而交联固化的低聚物。光固化复合树脂是现在口腔科常用的充填、修正资料,因为它的色泽漂亮,具有必定的的抗压强度,因而在临床运用中起着重要的效果,用于前牙各类残缺及窝洞修正能获得满足的效果。

  光敏树脂是由聚合物单体与预聚体组因为具有杰出的液体活动性和瞬间光固化特征,使得液态光敏树脂成为3D打印耗材用于高精度制品打印的首选资料。光敏树脂固化速度快、表干功用优异,成型后产品外观滑润,可出现通明或半通明磨砂状况。光敏树脂具有气味低、刺激性成分低一级特征,十分合适个人桌面3D打印体系。

  高分子凝胶具有杰出的智能性,海藻酸钠、纤维素、动植物胶、蛋白胨、聚丙烯酸等高分子凝胶资料用于3D打印,在必定的温度及引发剂、交联剂的效果下进行聚合后,构成特别的网状高分子凝胶制品。如受离子强度、温度、电场和化学物质改变时,凝胶的体积也会相应地改变,用于形状回忆资料。凝胶溶胀或缩短产生体积改变,用于传感资料;凝胶网孔的可控性,可用于智能药物开释资料。

  现在,大多数3D打印耗材是塑料,而金属杰出的力学强度和导电性使得研讨人员对金属物品的打印极为感兴趣。

  不锈钢(Stainless Steel)是不锈耐酸钢的简称,耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢;而将耐化学腐蚀介质(酸、碱、盐等化学浸蚀)腐蚀的钢种称为耐酸钢。因为两者在化学成分上的差异而使他们的耐蚀性不同,一般不锈钢一般不耐化学介质腐蚀,而耐酸钢则一般均具有不锈性。

  不锈钢是最廉价的金属打印资料,经3D打印出的高强度不锈钢制品外表略显粗糙,且存在麻点。不锈钢具有各种不同的光面和磨砂面,常被用作珠宝、功用构件和小型雕刻品等的3D打印。

  高温合金具有优异的高温强度,杰出的抗氧化和抗热腐蚀功用,杰出的疲惫功用、断裂耐性等归纳功用,已成为军民用燃气涡轮发动机热端部件不行代替的要害资料。

  高温合金因其强度高、化学性质安稳、不易成型加工和传统加工工艺本钱高级要素已成为航空工业运用的首要3D打印资料。跟着3D打印技能的长时间研讨和进一步开展,3D打印制作的飞机零件因其加工的工时和本钱优势已得到了广泛的运用。

  钛金属外观似钢,具有银灰光译,是一种过渡金属,在曩昔一段时间内人们一向以为它是一种稀有金属。钛并不是稀有金属,钛在地壳中约占总重量的0.42%,是 铜、镍、铅、锌的总量的16倍。在金属国际里排行第七,含钛的矿藏多达70多种。钛的强度大,密度小,硬度大,熔点高,抗腐蚀性很强;高纯度钛具有杰出的可塑性,但当有杂质存在时变得脆而硬。

  选用3D打印技能制作的钛合金零部件,强度十分高,尺度准确,能制作的最小尺度可达1mm,并且其零部件机械功用优于铸造工艺。英国的Metalysis公司运用钛金属粉末成功打印了叶轮和涡轮增压器等轿车零件。此外,钛金属粉末耗材在3D打印轿车、航空航天和国防工业上都将有很宽广的运用远景。

  镁铝合金因其质轻、强度高的优胜功用,在制作业的轻量化需求中得到了许多运用,在3D打印技能中,它也毫不例外地成为各大制作商所中意的备选资料。

  镓(Ga)首要用作液态金属合金的3D打印资料,它具有金属导电性,其粘度类似于水,不同于汞(Hg),镓既不含毒性,也不会蒸腾。镓可用于柔性和弹性性的电子产品,液态金属在可变形天线的软弹性部件、软存储设备、超弹性电线和软光学部件上已得到了运用。

  3D打印的产品在时尚界的影响力越来越大。国际各地的珠宝规划师获益最大的便是将3D打印快速原型技能作为一种强壮且能够便利代替其他制作办法的构思工业。在饰品3D打印资料范畴,常用的有金、纯银、黄铜等。

  陶瓷资料具有高强度、高硬度。耐高温、低密度、化学安稳性好、耐腐蚀等优异特性,在航空航天、轿车、生物等职业有着广泛的运用。

  硅酸铝陶瓷粉末能够用于3D打印陶瓷产品,3D打印的该陶瓷制品不透水、耐热温度可达600摄氏度,可回收、五毒,但其强度不高,可作为抱负的炊具、餐具(杯、碗、盘子、蛋杯和杯垫)和烛台、瓷砖、花瓶、艺术品等家居装饰资料。

  美国硅谷Arevo实验室3D打印出了高强度碳纤维增强复合资料。比较于传统的挤出或注塑定型办法,3D打印时通过准确操控碳纤维的取向,优化特定机械、电和热功用,能够严厉设定其归纳功用。因为3D打印的复合资料零件一次只能制作一层,每一层能够完成任何所需的纤维取向。结合增强聚合物资料打印的杂乱形状零部件具有超卓的耐高温和抗化学功用。

  纵观全国际,资料工业通过多年的开展,现已逐步渗透到国民经济、国防建设和社会生活的方方面面,支撑着一大批高新技能工业的开展,对国民经济的开展具有无足轻重的效果,成为各个国家抢占未来经济开展制高点的重要范畴。一些首要发达国家都十分重视新资料工业的投入和开展,美国政府在1991至1995年的《国家要害技能陈述》中就将资料科学与技能列为重要的研讨范畴;德国自1994年就启动了跨世纪国家级资料科学研讨方案,施行周期为1994—2003年;日本也一向着重资料及时的开展,把开发资料科学列为国家高新技能的第二大方针,以为资料技能是推进21世纪立异和社会昌盛的主导力量。

  而备受瞩意图3D打印技能,资料成为其能否“有所作为”的重要目标。我国的根底资料工业多年来尽管遭到国家的不少重视,可是一向处于被国际发达国家压榨的困境,而当时的3D打印资料工业更是如此。

  事实上,在许多业内人士看来,国产3D打印设备对应的耗材现在极为短少,首要原因在于:廉价的耗材赚不到钱,厂家不乐意出产,而较贵的耗材现有技能跟不上,因为短少方针扶持和补助,厂家又不乐意投入资金和人力本钱去研制,虽然这跟许多企业本身有很大联系,但短少国家体制和方针支撑也是一大原因。

  综上所述,3D打印这项技能的开展和运用,还得依托根底资料工业的开展,这也是国内3D打印工业的一大“病根”。近几年,3D打印技能得到快速开展,运用范畴也更为广泛,但在资料供应上并不达观,成为约束3D打印进一步开展的技能瓶颈。

  现在,国内涵3D打印原资料方面,短少相关规范,加之出产3D打印资料的企业很少,特别是金属资料方面,依然依靠进口,导致价格居高不下,导致3D打印产品本钱较高,影响其工业化进程,因而,国家层面应该树立相关规范,一起加大对3D打印资料研制以及工业化给予资金支撑。各大企业也要正确看待国内资料工业开展的缺乏,夯实根底,营建一个新式的高科技环境,这样才干让我国的3D打印工业真实健康开展!


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