Selles põhjalikus ülevaates uuritakse 3D-printimise laialdaselt kasutatavaid plast- ja metallimaterjale, vastandab nende omadusi ja kasutamist ning pakub struktureeritud lähenemisviisi, mis aitab teil valida optimaalse materjali, mis põhineb teie erinõuetel ja eesmärkidel.
Plastist 3D -printimine
Plastikust 3D -printimine on tootmise revolutsiooniliselt muutnud, võimaldades kiiremat prototüüpimist ja kohandatud osade tootmist erinevates tööstusharudes. Selle täieliku potentsiaali ärakasutamiseks on võtmetähtsusega plastmaterjalide ja protsesside tüüpide mõistmine. Iga materjali ja protsessikombinatsioon pakub selgeid eeliseid, mis sobivad erinevatele rakendustele, mis põhinevad sellistel teguritel nagu tugevus, vastupidavus, paindlikkus ja pinna kvaliteet.
Plastmaterjalide tüübid
3D -printimismaterjalid liigitatakse termoplastideks, termoseerimisplastideks ja elastomeerideks. Kõik need materjalid käituvad kuumuse ja stressi all erinevalt, mis mõjutab otseselt nende rakenduste sobivust.
| Materjali tüüpi | võtmeomadused | ühised rakendused |
| Termoplastika | Uuesti muutuv ja korduvkasutatav; Tavaliselt tugev ja paindlik | Prototüübid, mehaanilised osad, korpused |
| Termoreetimisplastid | Kõvenege püsivalt pärast kõvenemist; Suurepärane kuumakindlus | Elektriisolaatorid, valamine, tööstuslikud komponendid |
| Elastomeerid | Kummilaadne, väga elastne ja paindlik | Kantavad esemed, tihendid, elastsed pistikud |
Termoplastid : need on 3D -printimisel kõige sagedamini kasutatavad materjalid, kuna neid saab sulada, ümber kujundada ja ringlusse võtta. See muudab need mitmekülgseks tootevaliku jaoks.
Termoreetimisplast : kui need on paadunud, ei saa neid materjale enam sulada. Nende kõrge temperatuur ja keemiline vastupidavus muudavad need sobivaks tööstuslikeks osadeks ja äärmuslikeks tingimustes kokku puutunud komponentide jaoks.
Elastomeerid : oma venitavuse ja paindlikkuse poolest tuntud elastomeerid sobivad ideaalselt osade jaoks, mis nõuavad paindlikkust või korduvat deformatsiooni ilma purunemata.
Lisateavet Termoplastid vs termokogumismaterjalid.
Plastist 3D -printimisprotsessid
Iga 3D -printimisprotsess pakub ainulaadseid eeliseid kulude, detailide ja materiaalsete võimaluste osas. Protsessi valik sõltub nõutavast osa kvaliteedist, vastupidavusest ja tootmiskiirusest.
| Protsessi | eelised | puudused |
| FDM (sulatatud sadestamise modelleerimine) | Odav, lihtne seadistamine ja lai materjali kättesaadavus | Piiratud eraldusvõime, nähtavad kihiliinid, suure detaili jaoks aeglasemalt |
| SLA (stereolitograafia) | Kõrge eraldusvõime, sujuv pinnaviimistlus | Kallimad, vaigud võivad olla rabedad |
| SLS (selektiivne laser paagutamine) | Kõrge tugevus, hea keerukatele geomeetriatele, ei vajanud tuge | Kõrged kulud, kare pinnaviimistlus, vajalik pulbri käitlemine |
FDM : Taskukohasuse ja ligipääsetavuse poolest tuntud FDM sobib ideaalselt kiireks prototüüpimiseks või suurte, vähem üksikasjalike mudelite jaoks. See on populaarne hariduslikes seadetes ja harrastajate rakendustes, kuna seadme madalad sissepääsukulud on.
SLA : SLA toodab väga suure eraldusvõimega osi, muutes selle ideaalseks keerukate mudelite jaoks, mis vajavad sujuvaid viimistlusi, näiteks ehteid või hambaravis. Materjalid võivad siiski olla rabedad, piirates nende kasutamist funktsionaalsete prototüüpide jaoks.
SLS : SLS -i võime printida tugevaid, vastupidavaid osi ilma tugikonstruktsioonideta muudab selle ideaalseks funktsionaalsete prototüüpide ja keerukate sisemiste geomeetriate osade jaoks. Negatiivne külg on selle kõrgemad kulud ja vajadus järeltöötluse järele pinna viimistluse parandamiseks.
FDM 3D printimine
FDM ehk sulatatud sadestamise modelleerimine on kõige laialdasemalt kasutusele võetud 3D -printimistehnoloogia. See on populaarne oma lihtsuse, kulutõhususe ja saadaolevate termoplastiliste filamentide mitmekesisuse poolest.
Populaarsed 3D -printimismaterjalide
| omadused | FDM | Ideaalsed rakendused |
| PLA | Biolagunev, hõlpsasti trükitav ja odavad | Prototüübid, hobimudelid, visuaalsed abivahendid |
| Abs | Tugev, löögikindel ja kuumakindel | Funktsionaalsed osad, autotööstuse komponendid |
| PETG | Paindlik, tugevam kui PLA, ja keemiline vastupidav | Konteinerid, mehaanilised osad, funktsionaalsed prototüübid |
| Tpu | Paindlik, kummistlaadne, väga elastne | Tihendid, jalatsid, paindlikud osad |
PLA : See on biolagunev ja laialdaselt kättesaadav, muutes selle prototüüpimise ja haridusprojektide materjaliks. Sellel puudub aga pikaajaliseks funktsionaalseks kasutamiseks vajalik vastupidavus.
ABS : Seda materjali eelistatakse autotööstuses ja elektroonikatööstuses, kuna see pakub head tasakaalu tugevuse, soojustakistuse ja sitkuse vahel. Kuid see nõuab printimise ajal heitkoguste tõttu kuumutatud voodit ja ventilatsiooni.
PETG : PLA ja ABS -i tugevuse ühendamisel kasutatakse PETG -d tavaliselt funktsionaalsete osade jaoks, mis peavad taluma stressi ja kokkupuudet kemikaalidega.
TPU : TPU on paindlik hõõgniit, millel on kummisarnased omadused, muutes selle ideaalseks osadeks, mis nõuavad vastupidavust ja paindlikkust, näiteks kantav tehnoloogia või pitserid.
SLA 3D printimine
SLA (stereolitograafia) kasutab ultraviolettlaserit, et ravida vedelat vaiku tahketeks osadeks, kihiks. See paistab silma väga üksikasjalike ja sujuva viimistluse objektide loomisega, muutes selle eriti sobivaks tööstuses, kus täpsus on kriitiline.
Populaarsed SLA 3D -printimismaterjalide
| materjalid | Karakteristikud | Ühised kasutusviisid |
| Standardvaigud | Kõrge detail, sujuv viimistlus, rabe | Esteetilised prototüübid, üksikasjalikud mudelid |
| Karmid vaigud | Löögikindel, parem vastupidavus | Funktsionaalsed osad, mehaanilised koosseisud |
| Valavad vaigud | Põletage investeeringute valamise rakenduste jaoks puhtalt välja | Ehted, hambaravi valamine |
| Paindlikud vaigud | Kummilaadne paindlikkus, madal pikenemine vaheajal | Haarded, kantavad, pehmed puudutavad komponendid |
Standardvaigud : neid kasutatakse laialdaselt väga detailsete ja visuaalselt ahvatlevate mudelite loomiseks, kuid need on sageli funktsionaalseks kasutamiseks liiga rabedad.
Karmid vaigud : mõeldud osadele, mis nõuavad suuremat tugevust ja vastupidavust, need vaigud sobivad ideaalselt funktsionaalseteks prototüüpideks, kus materjal peab vastu pidama mehaanilisele pingele.
Valatavad vaigud : need vaigud põlevad puhtalt ära, muutes need ideaalseks metalliosade, näiteks ehete või hambakroonide valamiseks, kus täpsus on ülioluline.
Paindlikud vaigud : pakkudes kummist sarnaseid omadusi, saab neid vaikusid kasutada nii detaili kui ka paindlikkust, näiteks pehmeid haaratsit või kantavaid seadmeid.
SLS 3D printimine
Valikuline laserpaandumine (SLS) on võimas 3D -printimisprotsess, mis kasutab laseriga paagutamiseks pulbrilist plasti, luues väga vastupidavaid osi, ilma et oleks vaja tugikonstruktsioonide järele. SLS -i kasutatakse funktsionaalsete osade loomiseks tavaliselt sellistes tööstusharudes nagu lennundus- ja autotööstus.
Populaarsed SLS 3D -printimismaterjalide
| materjalide | omadused | Ideaalsed kasutusalad |
| Nailon (PA12, PA11) | Tugev, vastupidav ning kulumistele ja kemikaalidele vastupidav | Funktsionaalsed prototüübid, mehaanilised osad, korpused |
| Klaasiga täidetud nailon | Suurenenud jäikus ja soojustakistus | Kõrge stressiga osad, tööstuslikud rakendused |
| Tpu | Elastsed, vastupidavad, kummist sarnased omadused | Kantavad, painduvad pistikud, tihendid |
| Alumiid | Nailon, mis on segatud alumiiniumpulbriga, kuumuskindel | Jäigad osad, täiustatud mehaanilised omadused |
Nailon : Tugevuse ja vastupidavuse poolest tuntud nailon sobib suurepäraselt funktsionaalsete prototüüpide ja tootmisosade jaoks. Selle vastupidavus kulumisele ja kemikaalidele muudab selle mehaaniliste ja tööstuslike rakenduste materjaliks.
Klaasiga täidetud nailon : klaaskiudude lisamine suurendab jäikust ja soojustakistust, muutes selle sobivaks kõrgprooviks, kõrgete temperatuuridega rakenduste jaoks, näiteks autotööstuse mootori komponentide jaoks.
TPU : Nagu kasutamine FDM -is, on ka SLS -i TPU suurepärane vastupidavusega paindlike osade tootmiseks, näiteks tihendid, tihendid ja kantav tehnika.
Alumiid : see komposiitmaterjal on segu nailonist ja alumiiniumist pulbrist, pakkudes täiustatud mehaanilist tugevust ja soojustakistust, muutes selle heaks valikuks tööstuslike osade jaoks, mis vajavad täiendavat jäikust ja vastupidavust.
3D -printimismaterjalide ja protsesside võrdlus
| on | FDM | SLA | SLS |
| Resolutsioon | Madal ja keskmine | Väga kõrge | Vahend |
| Pinnaviimistlus | Nähtavad kihiliinid | Sile, läikiv | Kare, teraline |
| Tugevus | Mõõdukas (sõltub materjalist) | Madal ja keskmine | Kõrge (eriti nailoniga) |
| Maksumus | Madal | Keskmine ja kõrge | Kõrge |
| Keerulised geomeetriad | Vajalikud tugistruktuurid | Vajalikud tugistruktuurid | Toetusi pole vaja |
FDM : parim väikese eelarvega prototüüpimise ja funktsionaalsete osade jaoks, rõhuasetusega esteetikale.
SLA : Ideaalne väga detailsete, visuaalselt meeldivate osade jaoks, ehkki mitte nii tugev kui FDM või SLS -i osad.
SLS : annab funktsionaalsete prototüüpide ja väikese partii tootmise parima tugevuse ja keerukuse tasakaalu, ehkki kõrgemate kuludega.
Metallist 3D -printimine
Metalli 3D-printimist kasutatakse peamiselt suure jõudlusega rakenduste jaoks sellistes tööstusharudes nagu lennundus-, auto- ja meditsiiniväljakud. See võimaldab luua kergeid, tugevaid ja keerulisi geomeetriaid, mis oleks traditsioonilise tootmisega võimatu.
Populaarsed 3D -printimismaterjalide
| omadused | metalli | Ühised rakendused |
| Roostevaba teras | Korrosioonikindel, vastupidav | Meditsiinilised implantaadid, tööriistad, kosmoseosad |
| Alumiinium | Kerge, korrosioonikindel ja mõõdukas tugevus | Kosmose, autotööstus, kerged struktuurid |
|
|
|
Titaan | Äärmiselt tugev, kerge ja biosoblik | Meditsiinilised implantaadid, kosmose, jõudlusosad | | Inconel | Kõrgtemperatuuriga ja korrosioonikindla niklisulami | Turbiini labad, soojusvahetid, heitgaasisüsteemid |
Metallist 3D -printimismaterjalid valitakse konkreetsete rakendusnõuete põhjal, näiteks soojustakistus, korrosioonikindlus või meditsiiniliseks kasutamiseks mõeldud biosobivus.
Metalli 3D -printimise alternatiivid
Kui täismetalli 3D-printimine pole vajalik, kuid teil on siiski vaja täiustatud omadusi, on olemas alternatiive nagu komposiitfilamendid või metalliga infundeeritud plast.
| Alternatiivsed | omadused | Ideaalsed rakendused |
| Komposiitfilamendid | Kerge, suurenenud jäikus, hõlpsasti printimine | Funktsionaalsed prototüübid, kerged osad |
| Metalliga infundeeritud plast | Simuleerib metalli välimust ja tunnet, madalamad kulud | Dekoratiivsed osad, kunstiprojektid |
Need materjalid võimaldavad metallitaolisi omadusi ilma täieliku metalli 3D-printimise keerukuse või maksumuseta, muutes need ideaalseks funktsionaalsete osade jaoks, mis ei vaja äärmist tugevust.
Samm-sammult juhised õige 3D-printimismaterjali valimiseks
1. määratlege oma taotlusnõuded
Alustuseks on selgelt kirjeldatud, mida vajate oma 3D -prinditud osa jaoks:
Millised on vajalikud mehaanilised omadused (tugevus, paindlikkus, vastupidavus)?
Kas see puutub kokku soojuse, kemikaalide või muude keskkonnateguritega?
Kas see peab olema toidukindlad, biosobivad või vastama muudele ohutusstandarditele?
Milline on soovitud pinnaviimistlus ja välimus?
2. Mõelge oma 3D -printimisprotsessile
Teie kasutatav 3D -printimistehnoloogia mõjutab teie materiaalseid võimalusi:
FDM (sulatatud sadestumise modelleerimine) Printerid kasutavad termoplastilisi filamente nagu PLA, ABS, PETG ja nailon.
SLA (stereolitograafia) ja DLP (digitaalse valguse töötlemise) printerid kasutavad fotopolümeervaikusid.
SLS (selektiivsed laserpagustused) printerid kasutavad tavaliselt pulbrilist nailoni või TPU -d.
Metallist 3D -printerite kasutavad pulbrilisi metalle nagu roostevabast terasest, titaanist ja alumiiniumist sulamid.
3. sobitage materjali omadused rakenduse nõuetele
Uurige printeriga ühilduvate materjalide omadusi ja võrrelge neid oma rakenduse vajadustega:
Tugevuse ja vastupidavuse tagamiseks kaaluge ABS, nailon või PETG.
Paindlikkuse saamiseks uurige TPU või TPC -d.
Kuumatakistuse korral on ABS, nailon või piilumine head võimalused.
Toiduohutuse või biosobivuse tagamiseks kasutage spetsiaalseid toidu- või meditsiinilise kvaliteediga materjale.
4. Hinnake kasutusmugavust ja järeltöötlust
Mõelge iga materjaliga töötamise praktilisustele:
Mõnda materjali, näiteks PLA, on lihtsam printida kui teistega, näiteks ABS, mis võib vajada soojendusega voodit ja suletud printerit.
Vaigutrükid tuleb pesta ja pärast seda vahetada, samal ajal kui hõõgniidi väljatrükid võivad vajada tugiteenuste eemaldamist ja lihvimist.
Mõned materjalid võimaldavad lõpptulemuse suurendamiseks silumist, värvimist või muid järeltöötluse tehnikaid.
5. Kulude ja kättesaadavuse tegur
Lõpuks kaaluge materjalide kulusid ja juurdepääsetavust:
Tavalised hõõgniidid nagu PLA ja ABS on üldiselt odavamad ja laialdaselt kättesaadavad.
Spetsiaalsed materjalid nagu süsinikkiud või metalliga täidetud filamendid võivad maksta rohkem ja neid on raskem leida.
SLA, DLP, SLS -i ja metallprinterite vaigud ja metallpulbrid on kiudumad kui hõõgniidid.
Järeldus
3D -printimismaterjalid on tohutult laienenud, pakkudes mitmesuguseid võimalusi mitmesuguste rakenduste jaoks. Materjali valimisel kaaluge oma konkreetseid nõudeid, näiteks mehaanilisi omadusi, termilist stabiilsust ja keemilist vastupidavust. Mõistes iga materjali omadusi ja rakendusi, saate valida oma 3D -printimisprojekti jaoks parima valiku.
3D -printimisprojekti ekspertide juhiste saamiseks võtke meiega ühendust. Meie kogenud insenerid pakuvad ööpäevaringset tehnilist tuge ja patsientide juhendamist kogu protsessi optimeerimiseks. Partner Team FMG -ga edu nimel. Viime teie lavastuse järgmisele tasemele.
3D -printimismaterjalid KKK (lühike)
1. Millised on kõige levinumad 3D -printimismaterjalid?
Termoplastid nagu PLA, ABS, PETG ja nailon.
2. Mis vahe on PLA ja ABS vahel?
PLA: taimepõhine, hõlpsasti trükitav, vähem tugev ja kuumakindel.
ABS: naftapõhine, tugev ja kuumakindlad, kalduvus väändumisele.
3. Millised paindlikud 3D -printimismaterjalid on saadaval?
TPU (termoplastiline polüuretaan) ja TPC (termoplastiline kooseester).
4. Kas saate 3D -metallist osa printida?
Jah, spetsialiseeritud metalli 3D-printeritega või järeltöötledes plasttrükke.
5. Kas 3D-trükitud plastide toidukindlad on?
Mitte standardsed plastikud nagu PLA ja ABS, vaid konkreetsed toidukvaliteedilised materjalid, näiteks PET ja PP.
6. Mis vahe on 3D -printimisvaikudel ja hõõgniitidel?
Vaigud: kasutatud SLA-s, tooda kõrge eraldusvõimega, kuid rabedaid osi.
Filamendid: kasutatud FDM -is, toota tugevaid ja stabiilseid osi, kõige tavalisem.
7. Kuidas saate 3D -printimismaterjale taaskasutada?
Jahvatage ja uuesti ekskredeerige plastid, koguge ja sorteerige ringlussevõtu või tööstuslikult komposti PLA.
