Tässä perusteellisessa yleiskatsauksessa tutkitaan 3D-tulostuksen laajasti käytettyjä muovi- ja metallimateriaaleja, ristiriidassa niiden ominaisuuksia ja käyttöä ja tarjoaa jäsennellyn lähestymistavan, jonka avulla voit valita optimaalisen materiaalin erityisten vaatimusten ja tavoitteidesi perusteella.
Muovinen 3D -tulostus
Muovinen 3D -tulostus on mullistanut valmistuksen, mikä mahdollistaa nopeamman prototyyppien ja räätälöityjen osan tuotannon eri toimialoilla. Täydellisen potentiaalin hyödyntäminen muovimateriaalien ja käytettävissä olevien prosessien ymmärtäminen on avainta. Jokainen materiaali- ja prosessiyhdistelmä tarjoaa selkeät edut, jotka sopivat erilaisiin sovelluksiin, jotka perustuvat tekijöihin, kuten lujuus, kestävyys, joustavuus ja pinnan laatu.
Tyypit muovimateriaalit
3D -tulostusmateriaalit luokitellaan kestomuoviksi, lämpökovettuviksi muoveiksi ja elastomeereiksi. Jokainen näistä materiaaleista käyttäytyy eri tavalla lämmön ja stressin alla, mikä vaikuttaa suoraan niiden sovellusten soveltuvuuteen.
| Materiaalityypin | avainominaisuudet | Yleiset sovellukset |
| Kesoluoto | Uudelleen siirrettävä ja uudelleenkäytettävä; tyypillisesti vahva ja joustava | Prototyypit, mekaaniset osat, kotelot |
| Lämpökovettuvat muovit | Kovetus pysyvästi kovettumisen jälkeen; Erinomainen lämmönkestävyys | Sähköeristimet, valu, teollisuuskomponentit |
| Elastomeerit | Kumimainen, erittäin joustava ja joustava | Pukeutuvat, tiivisteet, joustavat liittimet |
Thermoplastics : Nämä ovat 3D -tulostuksen yleisimmin käytettyjä materiaaleja, koska ne voidaan sulattaa, muokata ja kierrättää. Tämä tekee niistä monipuolisia monille tuotteille.
Lämpökovettuvat muovit : Kun näitä materiaaleja ei ole kovettu, niitä ei voida sulattaa uudelleen. Niiden korkea lämpötila ja kemiallinen kestävyys tekevät niistä sopivia teollisuusosiin ja komponentteihin, jotka altistetaan äärimmäisiin olosuhteisiin.
Elastomeerit : Tunnettuja joustavuudestaan ja joustavuudestaan elastomeerit ovat ihanteellisia osille, jotka vaativat joustavuutta tai toistuvaa muodonmuutosta rikkomatta.
Lisätietoja Termoplastit vs. lämpökovettumismateriaalit.
Muoviset 3D -tulostusprosessit
Jokainen 3D -tulostusprosessi tarjoaa ainutlaatuisia etuja kustannusten, yksityiskohtien ja materiaalivaihtoehtojen suhteen. Prosessin valinta riippuu vaaditusta osan laadusta, kestävyydestä ja tuotannonopeudesta.
| Prosessin | edut | haitat |
| FDM (sulatettu laskeutumismallinnus) | Alhaiset kustannukset, helppo asennus ja laaja materiaalin saatavuus | Rajoitettu resoluutio, näkyvät kerrosviivat, hitaampi yksityiskohtaisesti |
| SLA (stereolitografia) | Korkearesoluutioinen, sileä pintapinta | Kalliimpia, hartsit voivat olla hauraita |
| SLS (selektiivinen laser sintraus) | Korkea lujuus, hyvä monimutkaisille geometrioille, ei tarvita tukea | Korkeat kustannukset, karkea pinta, jauheenkäsittely vaaditaan |
FDM : Tunnettu kohtuuhintaisuudestaan ja saavutettavuudestaan, FDM on ihanteellinen nopeaan prototyyppiin tai suuriin, vähemmän yksityiskohtaisiin malleihin. Se on suosittu koulutusympäristöissä ja harrastajasovelluksissa laitteiden alhaisten pääsykustannusten vuoksi.
SLA : SLA tuottaa erittäin korkearesoluutioisia osia, mikä tekee siitä täydellisen monimutkaisille malleille, jotka vaativat sileitä viimeistelyjä, kuten koruissa tai hammaslääketieteissä käytetyt. Materiaalit voivat kuitenkin olla hauraita, rajoittaen niiden käyttöä funktionaalisiin prototyyppeihin.
SLS : SLS: n kyky tulostaa vahvoja, kestäviä osia tarvitsematta tukirakenteita, tekee siitä ihanteellisen funktionaalisille prototyypeille ja osille, joilla on monimutkaiset sisäiset geometriat. Haittapuoli on sen korkeammat kustannukset ja jälkikäsittelytarve pintapinnan parantamiseksi.
FDM 3D -tulostus
FDM tai sulatettu laskeutumismallinnus on laajimmin hyväksytty 3D -tulostustekniikka. Se on suosittu yksinkertaisuudestaan, kustannustehokkuudestaan ja käytettävissä olevien kestomuovisten filamenttien monimuotoisuudesta.
Suosittu FDM 3D -painatusmateriaalimateriaalien
| ominaisuudet | Ihanteelliset | sovellukset |
| PLA | Biohajoava, helppo tulostaa ja edulliset kustannukset | Prototyypit, harrastusmallit, visuaaliset apuvälineet |
| Abs -abs | Vahva, iskunkestävä ja lämmönkestävä | Toiminnalliset osat, autokomponentit |
| Petg | Joustava, vahvempi kuin PLA ja kemiallinen kestävä | Säiliöt, mekaaniset osat, toiminnalliset prototyypit |
| TPU | Joustava, kumimainen, erittäin joustava | Tiivisteet, jalkineet, joustavat osat |
PLA : Se on biohajoava ja laajalti saatavana, mikä tekee siitä materiaalin prototyyppi- ja koulutusprojekteihin. Sillä ei kuitenkaan ole kestävyyttä, jota tarvitaan pitkäaikaiseen toiminnalliseen käyttöön.
ABS : Tämä materiaali on suositeltavaa auto- ja elektroniikkateollisuudessa, koska se tarjoaa hyvän tasapainon voiman, lämmönkestävyyden ja sitkeyden välillä. Se vaatii kuitenkin lämmitettyä sänkyä ja ilmanvaihtoa päästöjen vuoksi tulostuksen aikana.
PETG : Yhdistämällä PLA: n helppous ja ABS -lujuus, PETG: tä käytetään yleisesti toiminnallisiin osiin, joiden on kestävä stressi ja kemikaalien altistuminen.
TPU : TPU on joustava filamentti, jolla on kumimaiset ominaisuudet, mikä tekee siitä ihanteellisen osille, jotka vaativat kestävyyttä ja joustavuutta, kuten puettavia tekniikoita tai tiivisteitä.
SLA 3D -tulostus
SLA (stereolitografia) käyttää UV -laseria parantaakseen nestekertsiä kiinteisiin osiin, kerroksen kerros. Se on erinomainen luomalla erittäin yksityiskohtaisia ja sujuvasti viimeistä esineitä, mikä tekee siitä erityisen sopivan teollisuudelle, jolla tarkkuus on kriittinen.
Suosittu SLA 3D
| -painatusmateriaalimateriaaliominaisuudet | käyttötarkoitukset | Yleiset |
| Vakiohartsit | Korkea yksityiskohta, sileä viimeistely, hauras | Esteettiset prototyypit, yksityiskohtaiset mallit |
| Kovat hartsit | Iskunkestävä, parempi kestävyys | Toiminnalliset osat, mekaaniset kokoonpanot |
| Kreettiset hartsit | Polta puhtaasti sijoitushakemuksiin | Korut, hammashoito |
| Joustavat hartsit | Kumimainen joustavuus, pieni pidennys tauolla | Kahvat, puettavat, pehmeä kosketuskomponentit |
Vakiohartsit : Niitä käytetään laajasti erittäin yksityiskohtaisten ja visuaalisesti houkuttelevien mallien luomiseen, mutta ne ovat usein liian hauraita toiminnalliseen käyttöön.
Kova hartsit : Suunniteltu osille, jotka vaativat enemmän voimaa ja kestävyyttä, nämä hartsit ovat ihanteellisia funktionaalisiin prototyyppeihin, joissa materiaalin on kestettävä mekaaninen jännitys.
Kastettavissa olevat hartsit : Nämä hartsit palaavat puhtaasti, mikä tekee niistä ihanteellisia metalliosien, kuten korujen tai hammaslääkärin kruunujen valuttamiseen, joissa tarkkuus on elintärkeää.
Joustavat hartsit : Tarjoaa kumimaisia ominaisuuksia, näitä hartseja voidaan käyttää sovelluksissa, joissa vaaditaan sekä yksityiskohtia että joustavuutta, kuten pehmeitä kahvoja tai puettavia laitteita.
SLS 3D -tulostus
Selektiivinen lasersintraus (SLS) on tehokas 3D -tulostusprosessi, joka käyttää laseria jauheen muovin sintraamiseen, luomalla erittäin kestäviä osia ilman tukirakenteita. SLS: tä käytetään yleisesti teollisuudessa, kuten ilmailu- ja autoteollisuus toiminnallisten osien luomiseen.
Suosittu SLS 3D
| -tulostusmateriaalimateriaaliominaisuudet | käyttötarkoitukset | Ihanteelliset |
| Nylon (PA12, PA11) | Vahva, kestävä ja kestävä kuluille ja kemikaaleille | Funktionaaliset prototyypit, mekaaniset osat, kotelot |
| Lasillinen nylon | Lisääntynyt jäykkyys ja lämmönkestävyys | Korkean stressien osat, teolliset sovellukset |
| TPU | Joustavat, kestävät, kumimaiset ominaisuudet | Pukeutuvat, joustavat liittimet, tiivisteet |
| Alumidi | Nylon sekoitettua alumiinijauheen kanssa, lämmönkestävä | Jäykät osat, parannetut mekaaniset ominaisuudet |
Nylon : Tunnettu lujuudestaan ja kestävyydestään, nylon on täydellinen funktionaalisiin prototyyppeihin ja tuotantoosiin. Sen kulumis- ja kemikaalien kestävyys tekee siitä materiaalin mekaanisiin ja teollisiin sovelluksiin.
Lasitäytteinen nylon : Lasikuitujen lisääminen lisää jäykkyyttä ja lämmönkestävyyttä, mikä tekee siitä sopivan korkean stressien, korkean lämpötilan sovelluksille, kuten automoottorin komponenteille.
TPU : Kuten sen käyttö FDM: ssä, SLS: n TPU on erinomainen tuottamaan joustavia osia, joilla on hyvä kestävyys, kuten tiivisteet, tiivisteet ja puettava tekniikka.
Aluumidi : Tämä komposiittimateriaali on sekoitus nailon- ja alumiinijauhetta, joka tarjoaa parantuneen mekaanisen lujuuden ja lämmönkestävyyden, mikä tekee siitä hyvän valinnan teollisuusosille, jotka tarvitsevat ylimääräistä jäykkyyttä ja kestävyyttä.
3D -tulostusmateriaalien ja prosessien vertailu
| sisältää | FDM | SLA | SLS |
| Ratkaisu | Matala- ja keskipitkästä | Erittäin korkea | Keskipitkä |
| Pintapinta | Näkyvät kerrosviivat | Sileä, kiiltävä | Karkea, rakeinen |
| Vahvuus | Kohtalainen (riippuu materiaalista) | Matala- ja keskipitkästä | Korkea (etenkin nylonilla) |
| Maksaa | Matala | Keskipitkällä | Korkea |
| Monimutkaiset geometriat | Vaadittavat tukirakenteet | Vaadittavat tukirakenteet | Ei tarvita tukea |
FDM : Paras pienen budjetin prototyyppien ja funktionaalisten osien suhteen painottaen vähemmän estetiikkaa.
SLA : Ihanteellinen erittäin yksityiskohtaisiin, visuaalisesti miellyttäviin osiin, tosin ei niin vahvoihin kuin FDM- tai SLS -osiin.
SLS : tarjoaa parhaan tasapainon funktionaalisten prototyyppien ja pienerätuotannon lujuuden ja monimutkaisuuden tasapainon, tosin korkeammilla kustannuksilla.
Metalli 3D -tulostus
Metalli 3D-tulostusta käytetään ensisijaisesti korkean suorituskyvyn sovelluksiin teollisuudenaloilla, kuten ilmailu-, auto- ja lääketieteellisillä aloilla. Se mahdollistaa kevyiden, vahvojen ja monimutkaisten geometrioiden luomisen, jotka olisivat mahdotonta perinteisen valmistuksen yhteydessä.
Suosittu 3D -tulostusmateriaalimateriaalin
| ominaisuudet | metalli | Yleiset sovellukset |
| Ruostumaton teräs | Korroosiokestävä, kestävä | Lääketieteelliset implantit, työkalut, ilmailu- |
| Alumiini | Kevyt, korroosiokestävä, kohtalainen lujuus | Ilmailu-, auto-, kevyet rakenteet |
|
|
|
Titanium | Erittäin vahva, kevyt ja bioyhteensopiva | Lääketieteelliset implantit, ilmailu-, suorituskykyosat | Ja Inconel | Korkean lämpötilan ja korroosionkestävä nikkeliseos | Turbiinin terät, lämmönvaihtimet, pakojärjestelmät |
Metalli 3D -tulostusmateriaalit valitaan erityisten sovellusvaatimusten, kuten lämmönkestävyyden, korroosionkestävyyden tai lääketieteellisen käytön biologisen yhteensopivuuden perusteella.
Vaihtoehtoja metalli 3D -tulostukselle
Jos Full Metal 3D -tulostus ei ole välttämätöntä, mutta tarvitset silti parannettuja ominaisuuksia, on vaihtoehtoja, kuten komposiittifilamentit tai metalliin infusoidut muovit.
| Vaihtoehtoiset | ominaisuudet | Ihanteelliset sovellukset |
| Yhdistelmäfilamentit | Kevyt, lisääntynyt jäykkyys, helppo tulostaa | Funktionaaliset prototyypit, kevyet osat |
| Metalli-infusoitu muovi | Simuloi metallin ulkoasua, halvempia kustannuksia | Koristeelliset osat, taiteelliset projektit |
Nämä materiaalit sallivat metallimaiset ominaisuudet ilman täydellisen metallin 3D-tulostuksen monimutkaisuutta tai kustannuksia, mikä tekee niistä ihanteellisia funktionaalisille osille, jotka eivät vaadi äärimmäistä voimaa.
Vaiheittaiset ohjeet oikean 3D-tulostusmateriaalin valitsemiseksi
1. Määritä hakemusvaatimuksesi
Aloita selkeästi, mitä tarvitset 3D -tulostetun osan tekemiseen:
Mitkä ovat välttämättömät mekaaniset ominaisuudet (lujuus, joustavuus, kestävyys)?
Altistuuko se lämmölle, kemikaaleille vai muille ympäristötekijöille?
Pitäisikö sen olla ruokaa turvallista, biologisesti yhteensopivaa vai täyttää muut turvallisuusstandardit?
Mikä on haluttu pintapinta ja ulkonäkö?
2. Harkitse 3D -tulostusprosessiasi
Käyttämäsi 3D -tulostustekniikka vaikuttaa materiaalivaihtoehtoihisi:
FDM (sulatettu laskeutumismallinnus) tulostimet käyttävät kestomuovisia filamentteja, kuten PLA, ABS, PETG ja nylon.
SLA (stereolitografia) ja DLP (digitaalinen valonkäsittely) tulostimet käyttävät fotopolymeerihartseja.
SLS (selektiivinen laser sintraus) tulostimet käyttävät tyypillisesti jauhettua nylonia tai TPU: ta.
Metalli 3D -tulostimet käyttävät jauhemetalleja, kuten ruostumattomasta teräksestä, titaanista ja alumiiniseoksista.
3. sovittaa materiaaliominaisuudet sovellusvaatimuksiin
Tutki tulostimen kanssa yhteensopivia materiaalien ominaisuuksia ja vertaa niitä sovellustarpeisiin:
Mieti ABS: n, nylonin tai PETG: n lujuuden ja kestävyyden vuoksi.
Joustavuuden vuoksi tutkitaan TPU: ta tai TPC: tä.
Lämmönkestävyyden, ABS: n, nylonin tai kurkistuksen kannalta ovat hyviä vaihtoehtoja.
Elintarviketurvallisuutta tai biologista yhteensopivuutta varten käytä erillisiä elintarvikelaatuisia tai lääketieteellisiä materiaaleja.
4. Arvioi helppokäyttöisyys ja jälkikäsittely
Harkitse kunkin materiaalin kanssa työskentelemisen käytännöllisyyttä:
Joitakin materiaaleja, kuten PLA, on helpompi tulostaa kuin toisilla, kuten ABS, jotka saattavat vaatia lämmitettyä sänkyä ja suljettua tulostinta.
Hartsi-tulosteet on pestävä ja postittava, kun taas filamenttitulosteet saattavat tarvita tuen poistoa ja hiontaa.
Jotkut materiaalit mahdollistavat tasoituksen, maalauksen tai muut jälkikäsittelytekniikat lopputuloksen parantamiseksi.
5. Kustannusten ja saatavuuden tekijä
Lopuksi harkitse materiaalien kustannuksia ja saavutettavuutta:
Yleiset filamentit, kuten PLA ja ABS, ovat yleensä halvempia ja laajalti saatavilla.
Erikoismateriaalit, kuten hiilikuitu tai metallilla täytetyt filamentit, voivat maksaa enemmän ja olla vaikeampi löytää.
SLA-, DLP-, SLS- ja metallitulostimien hartsit ja metallijauheet ovat yleensä kalliimpia kuin filamentit.
Johtopäätös
3D -tulostusmateriaalit ovat laajentuneet huomattavasti, ja ne tarjoavat monipuolisia vaihtoehtoja monille sovelluksille. Kun valitset materiaalia, harkitse erityisiä vaatimuksiasi, kuten mekaanisia ominaisuuksia, lämmön stabiilisuutta ja kemiallista kestävyyttä. Ymmärtämällä kunkin materiaalin ominaisuudet ja sovellukset voit valita parhaan vaihtoehdon 3D -tulostusprojektillesi.
Ota meihin saadaksesi asiantuntijaohjeet 3D -tulostusprojektisi. Kokeneet insinöörimme tarjoavat ympäri vuorokauden teknistä tukea ja potilaan ohjeita koko prosessin optimoinnista. Kumppani Team FMG: n kanssa menestykseen. Viemme tuotantosi seuraavalle tasolle.
3D -tulostusmateriaalit UKK (tiivis)
1. Mitkä ovat yleisimmät 3D -tulostusmateriaalit?
Termoplistit, kuten PLA, ABS, PETG ja Nylon.
2. Mitä eroa PLA: n ja ABS: n välillä on?
PLA: Kasvipohjainen, helppo tulostaa, vähemmän vahva ja lämmönkestävä.
ABS: Öljypohjainen, vahva ja lämmönkestävä, taipumus vääntymiseen.
3. Mitä joustavia 3D -tulostusmateriaaleja on saatavana?
TPU (kestomuovinen polyuretaani) ja TPC (termoplastinen co-polyester).
4. Voitko 3D -tulostamisen metalliosat?
Kyllä, erikoistuneilla metallisilla 3D-tulostimilla tai jälkikäsittelemällä muovisia tulosteita.
5. Onko 3D-painetut muovit-turvalliset?
Ei tavallisia muoveja, kuten PLA ja ABS, mutta erityiset elintarvikelaatuiset materiaalit, kuten PET ja PP, ovat.
6. Mitä eroa on 3D -tulostushartsien ja filamenttien välillä?
Hartsit: Käytetään SLA: ssa, tuottavat korkearesoluutioisia, mutta hauraita osia.
Filamentit: käytetty FDM: ssä, tuottavat vahvat ja vakaat osat, yleisimmät.
7. Kuinka voit kierrättää 3D -tulostusmateriaaleja?
Jauhaa ja ekstrutaa muovisia, kerää ja lajitella kierrätykseen tai teollisesti kompostikompostia varten.
