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如何選擇合適的3D打印材料?

2021-09-25

在剛接觸3D打印的時候很多人都會有這樣一個疑問,SLA光固化成型和SLS燒結成型哪個更適合來打印我的模型呢?還有其他的一些工藝材料我要怎么選擇呢?


3D打印也叫做增材制造技術,它就像建房子一樣,從水泥、磚塊,一點一點搭建而成。3D打印也是同樣的道理,它也是由原材料一點點堆積成型從而形成我們想要的部件。


一、光敏樹脂材料——SLA光固化成型

光敏樹脂材料的種類頗多,普通光敏樹脂,高韌性光敏樹脂,高耐溫光敏樹脂,半透明光敏樹脂以及為滿足設計需求而研發的各種顏色的光敏樹脂材料。


光敏樹脂原料是一種粘稠的液體,在紫外光的照射下會固化成型,光斑一般是0.1mm,成型的零件表面光滑,可以做噴油上色等后處理。

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因為原料是液體,參照我們建房子鋪水泥的時候,一般都是需要用木板來固定起到支撐定型的作用。光敏樹脂材料也是如此需要制作一些支撐位來確保結構。因此有多轉彎的細管道,孔位密集無法移除內部空腔支撐的結構產品一般我們不建議用光敏樹脂打印,這種結構的模型可以選擇用尼龍、尼龍加纖等粉末材料。


二、尼龍、尼龍加纖——SLS粉末燒結成型

SLS可使用的材料比較多,可使用的材料包括高分子、金屬、陶瓷、石膏、尼龍等多種粉末,但是由于市場的細化,現在金屬材料會把它叫做SLM,同時由于市場上現在SLS用的材料80%的是尼龍材料及其衍生的尼龍加纖材料,所以我們通常會默認為SLS是打印尼龍材料。


SLS粉末燒結成型的原理是通過激光燒結把粉末狀的原料融化粘結成型,因此成型的產品一般比較粗糙,粗糙程度與原材料的精細度有關,一般產品進度是±0.2/100mm。


尼龍粉末材料打印不需要制作多余的支撐,因為粉末本身就有支撐作用,可以參考我們生活上類似的情況:面團放在面粉上不會沉下去。


尼龍材料的韌性與耐溫比光敏樹脂材料優秀很多,可以用來制作一些有性能要求的結構件。但是SLS粉末燒結成型有一個缺點就是加工的時間會比較長,如果同一個零件,打印SLS和SLA的話,明顯SLS的交貨時間會比較長,并不是說設備廠商不給力,其實是由于SLS成型原理決定的。剛才有跟大家講到SLS是燒結成型,加工前,要有2小時的預熱時間;零件模型打印完后,要花5至10小時時間冷卻,才能從粉末缸中取出。當然這個具體需要幾個小時,要基于當時機器同時在打印多少模型來決定的,通常是5到10個小時,所以這個時間會比較久一點。

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隨著技術的進步,尼龍粉末燒結成型的部件可以做上色和研磨處理得到設計需求的顏色并且使得部件表面光滑。


其他的粉末材料也會存在表面光滑度不夠的問題,一般都需要二次加工或手工打磨,因此成本會稍微高一些。



三、PLA聚乳酸——FDM熔融堆積成型

FDM熔融堆積成型技術是成本最低的一種3D打印技術。成本低的同時,局限性也大。這種成型技術利用材料受熱熔化冷卻成型的原理,熔化后被擠出沉積在上一層已固化的材料上,層層堆積形成最終的成品。


FDM技術適用的材料主要包括實體材料與支撐材料,實體材料為PLA,ABS,ASA等熱塑性材料,這些實體材料同時也可以是支撐材料,但是支撐的材料較難去除,并且在剝離過程中容易損壞模型表面。水溶性支撐材料就因此被研發出來,這樣的打印需要用雙進料或雙噴頭的打印機才能實現。

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以上是目前市場上應用最多的3種3D打印工藝,更多的其他3D打印成型原理以及對應材料會持續更新。3D打印除了工藝成型原理是需要考慮的因素,還有對應材料工藝的設計規范也是一個重要考慮因素。

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