3D打印材料主要包括工程塑料、光敏樹(shù)脂、橡膠類(lèi)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(lǐng)域得到了應用。3D打印的材料很多，那么應該如何選擇3d打印材料呢？下面深圳破解構科技就來(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，機械性能，化學(xué)穩固性），后置處理后的成品細節，以及特殊應用環(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用）上講。通過(guò)對同一結構體積的材質(zhì)球打印，我們發(fā)現在同等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)品在設計懸空結構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(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，絕對能夠滿(mǎn)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(mǎn)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)級最高精度相媲美，絕對滿(mǎn)足創(chuàng )客對創(chuàng )意產(chǎn)品的制作要求。
同時(shí)，PLA塑料和ABS塑料對應的FDM工藝相對簡(jiǎn)單，利用桌面機就可以進(jìn)行打印制作。而桌面機的使用相對于工業(yè)機來(lái)講，或許在精度和批量化生產(chǎn)上稍有差距，但絕對也可以滿(mǎn)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。由于國內浸染技術(shù)不成熟且造價(jià)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(jiàn)噴漆（上色）是目前來(lái)講最便捷的。當然，對于PLA塑料和ABS塑料來(lái)講，顏色選項很多，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。而對于A(yíng)BS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(lèi)：外觀(guān)驗證和結構驗證。
外觀(guān)驗證模型：由工程師設計制作用于驗證產(chǎn)品外觀(guān)的手板模型或直接使用且對外觀(guān)要求高的模型。外觀(guān)驗證模型是可視的、可觸摸的，它可以很直觀(guān)的以實(shí)物的形式把設計師的創(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(guān)驗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(guān)驗證模型的需求，優(yōu)先建議選用光敏樹(shù)脂類(lèi)3D打?。ò?lèi)ABS樹(shù)脂和透明PC材料）；
結構驗證模型：在產(chǎn)品設計過(guò)程中從設計方案到量產(chǎn)，一般需要制作模具。模具制造的費用很高，比較大的模具價(jià)值數十萬(wàn)乃至幾百萬(wàn)，如果在開(kāi)模的過(guò)程中發(fā)現結構不合理或其他問(wèn)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(kāi)模風(fēng)險。
基于結構驗證模型的需求，對精度和表面質(zhì)量要求不高的，優(yōu)先建議選擇機械性能較好、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，例如對導電性有要求，則需要金屬材料，或者要逆向制作一個(gè)精美的首飾，則建議使用藍蠟。
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(gè)3D打印行業(yè)的從業(yè)者來(lái)講，我們還需要對材料的應用方向，做出一個(gè)大概性的了解。
據小編了解，當下市場(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(lèi)。而這兩大類(lèi)別中，又可以根據市場(chǎng)應用和市場(chǎng)需求兩個(gè)方向進(jìn)行再次劃分。
（1）市場(chǎng)應用最廣的
就目前的市場(chǎng)形態(tài)來(lái)看，塑料類(lèi)材料在消費級產(chǎn)品制造中是主流。簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)就是，在我們日常生活中看到的3D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(cháng)久的角度來(lái)看，市場(chǎng)對金屬類(lèi)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防、汽車(chē)、醫療等行業(yè)的運用上，具備極大的發(fā)展空間。
與傳統制造技術(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)現結構優(yōu)化、節約材料和節省能源。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(chǎn)業(yè)受到了國內外越來(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)。
公安機關(guān)備案號:44030902000839
郭生
