Tổng quan chuyên sâu này khám phá các vật liệu nhựa và kim loại được sử dụng rộng rãi để in 3D, đối chiếu các đặc điểm và cách sử dụng của chúng và cung cấp một cách tiếp cận có cấu trúc để giúp bạn chọn vật liệu tối ưu dựa trên các yêu cầu và mục tiêu cụ thể của bạn.
In 3D nhựa
In 3D nhựa đã cách mạng hóa sản xuất, cho phép tạo mẫu nhanh hơn và sản xuất phần tùy chỉnh trong các ngành công nghiệp khác nhau. Để tận dụng tiềm năng đầy đủ của nó, hiểu các loại vật liệu và quy trình nhựa có sẵn là chìa khóa. Mỗi kết hợp vật liệu và quy trình cung cấp các lợi thế riêng biệt, phù hợp với các ứng dụng khác nhau dựa trên các yếu tố như sức mạnh, độ bền, tính linh hoạt và chất lượng bề mặt.
Các loại vật liệu nhựa
Vật liệu in 3D được phân loại thành nhựa nhiệt dẻo, nhựa nhiệt và chất đàn hồi. Mỗi vật liệu này hoạt động khác nhau dưới nhiệt và căng thẳng, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến sự phù hợp của các ứng dụng của chúng.
| Loại vật liệu | Thuộc tính khóa | ứng dụng chung |
| Nhựa nhiệt dẻo | Có thể tan chảy và có thể tái sử dụng; thường mạnh mẽ và linh hoạt | Kiểu mẫu, bộ phận cơ học, vỏ bọc |
| Nhựa nhiệt | Cứng vĩnh viễn sau khi chữa khỏi; Kháng nhiệt tuyệt vời | Máy cách điện điện, đúc, linh kiện công nghiệp |
| Đàn hồi | Giống như cao su, rất đàn hồi và linh hoạt | Thiết bị đeo, hải cẩu, đầu nối linh hoạt |
Thuốc nhựa nhiệt dẻo : Đây là những vật liệu được sử dụng phổ biến nhất trong in 3D vì chúng có thể bị tan chảy, định hình lại và tái chế. Điều này làm cho chúng đa năng cho một loạt các sản phẩm.
Nhựa nhiệt độ : Sau khi cứng, những vật liệu này không thể tan chảy trở lại. Nhiệt độ cao và sức cản hóa học của chúng làm cho chúng phù hợp cho các bộ phận và thành phần công nghiệp tiếp xúc với điều kiện khắc nghiệt.
Các chất đàn hồi : Được biết đến với khả năng kéo dài và linh hoạt của chúng, các chất đàn hồi là lý tưởng cho các bộ phận đòi hỏi sự linh hoạt hoặc biến dạng lặp đi lặp lại mà không bị phá vỡ.
Thêm chi tiết về Thuốc nhựa nhiệt dẻo so với vật liệu nhiệt.
Các quy trình in 3D nhựa
Mỗi quy trình in 3D cung cấp các lợi ích độc đáo về chi phí, chi tiết và tùy chọn vật liệu. Việc lựa chọn quy trình phụ thuộc vào chất lượng bộ phận, độ bền và tốc độ sản xuất cần thiết. Quy
| trình | ưu điểm | nhược điểm |
| FDM (mô hình lắng đọng hợp nhất) | Chi phí thấp, thiết lập dễ dàng và tính khả dụng của vật liệu rộng | Độ phân giải hạn chế, các dòng lớp có thể nhìn thấy, chậm hơn cho chi tiết cao |
| SLA (Stereolithography) | Độ phân giải cao, hoàn thiện bề mặt mịn | Đắt hơn, nhựa có thể giòn |
| SLS (thiêu kết laser chọn lọc) | Sức mạnh cao, tốt cho hình học phức tạp, không cần hỗ trợ | Chi phí cao, hoàn thiện bề mặt thô, cần xử lý bột |
FDM : Được biết đến với khả năng chi trả và khả năng tiếp cận, FDM là lý tưởng cho việc tạo mẫu nhanh hoặc các mô hình lớn, ít chi tiết hơn. Nó là phổ biến trong môi trường giáo dục và các ứng dụng sở thích do chi phí nhập cảnh thấp của thiết bị.
SLA : SLA tạo ra các bộ phận có độ phân giải rất cao, làm cho nó hoàn hảo cho các mô hình phức tạp đòi hỏi phải hoàn thiện mịn màng, chẳng hạn như các phần được sử dụng trong đồ trang sức hoặc nha khoa. Tuy nhiên, các vật liệu có thể dễ vỡ, hạn chế việc sử dụng chúng cho các nguyên mẫu chức năng.
SLS : Khả năng in các bộ phận mạnh mẽ, bền của SLS mà không cần các cấu trúc hỗ trợ làm cho nó lý tưởng cho các nguyên mẫu chức năng và các bộ phận có hình học bên trong phức tạp. Nhược điểm là chi phí cao hơn và nhu cầu xử lý hậu kỳ để cải thiện bề mặt.
In 3D FDM
FDM, hoặc mô hình lắng đọng hợp nhất, là công nghệ in 3D được áp dụng rộng rãi nhất. Nó là phổ biến cho sự đơn giản, hiệu quả chi phí và sự đa dạng của các sợi nhựa nhiệt dẻo có sẵn.
liệu in 3D FDM phổ biến
| vật | đặc điểm | Các |
| PLA | Phân hủy sinh học, dễ in và chi phí thấp | Nguyên mẫu, mô hình sở thích, hỗ trợ thị giác |
| Abs | Mạnh mẽ, chống va đập và chịu nhiệt | Các bộ phận chức năng, các thành phần ô tô |
| PETG | Linh hoạt, mạnh hơn PLA và chất kháng hóa chất | Thùng chứa, bộ phận cơ học, nguyên mẫu chức năng |
| TPU | Linh hoạt, cao su, rất đàn hồi | Miếng đệm, giày dép, bộ phận linh hoạt |
PLA : Nó có thể phân hủy sinh học và có sẵn rộng rãi, làm cho nó trở thành một tài liệu cho các dự án tạo mẫu và giáo dục. Tuy nhiên, nó thiếu độ bền cần thiết cho việc sử dụng chức năng dài hạn.
ABS : Vật liệu này được ưa thích trong các ngành công nghiệp ô tô và điện tử vì nó mang lại sự cân bằng tốt giữa sức mạnh, sức cản nhiệt và độ bền. Tuy nhiên, nó đòi hỏi một giường nóng và thông gió do khí thải trong quá trình in.
PETG : Kết hợp sự dễ dàng của PLA và sức mạnh của ABS, PETG thường được sử dụng cho các bộ phận chức năng cần phải chịu được căng thẳng và tiếp xúc với hóa chất.
TPU : TPU là một sợi dây linh hoạt với các đặc tính giống như cao su, làm cho nó trở nên lý tưởng cho các bộ phận đòi hỏi độ bền và tính linh hoạt, chẳng hạn như công nghệ đeo hoặc con dấu.
SLA in 3D
SLA (Stereolithography) sử dụng laser UV để chữa nhựa chất lỏng thành các phần rắn, từng lớp. Nó vượt trội trong việc tạo ra các vật thể rất chi tiết và hoàn thiện mịn màng, làm cho nó đặc biệt phù hợp cho các ngành công nghiệp nơi độ chính xác là rất quan trọng.
liệu in 3D SLA phổ
| vật | Các đặc điểm | biến |
| Nhựa tiêu chuẩn | Chi tiết cao, kết thúc mịn, giòn | Các nguyên mẫu thẩm mỹ, mô hình chi tiết |
| Nhựa cứng | Chống tác động, độ bền tốt hơn | Các bộ phận chức năng, lắp ráp cơ học |
| Nhựa đúc | Đốt cháy sạch cho các ứng dụng đúc đầu tư | Đồ trang sức, đúc nha khoa |
| Nhựa linh hoạt | Tính linh hoạt giống như cao su, độ giãn dài thấp vào giờ nghỉ | Nắm, thiết bị đeo, các bộ phận cảm ứng mềm |
Nhựa tiêu chuẩn : Chúng được sử dụng rộng rãi để tạo ra các mô hình rất chi tiết và hấp dẫn trực quan nhưng thường quá giòn để sử dụng chức năng.
Nhựa cứng : Được thiết kế cho các bộ phận đòi hỏi nhiều sức mạnh và độ bền hơn, những loại nhựa này là lý tưởng cho các nguyên mẫu chức năng trong đó vật liệu phải chịu được căng thẳng cơ học.
Nhựa có thể đúc : Những loại nhựa này đốt cháy sạch sẽ, làm cho chúng lý tưởng để đúc các bộ phận kim loại, chẳng hạn như trang sức hoặc mão răng, nơi độ chính xác là quan trọng.
Nhựa linh hoạt : Cung cấp các đặc tính giống như cao su, các loại nhựa này có thể được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi cả chi tiết và tính linh hoạt, chẳng hạn như kẹp mềm hoặc thiết bị đeo được.
SLS in 3D
Sintering laser chọn lọc (SLS) là một quá trình in 3D mạnh mẽ sử dụng laser để thiêu kết nhựa, tạo ra các bộ phận rất bền mà không cần các cấu trúc hỗ trợ. SLS thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp như hàng không vũ trụ và ô tô để tạo ra các bộ phận chức năng.
SLS phổ biến SLS 3D Vật liệu Vật liệu
| Vật liệu | Lý tưởng | sử dụng lý tưởng |
| Nylon (PA12, PA11) | Mạnh mẽ, bền và chống mặc và hóa chất | Các nguyên mẫu chức năng, các bộ phận cơ học, vỏ bọc |
| Nylon chứa đầy thủy tinh | Tăng độ cứng và khả năng chịu nhiệt | Các bộ phận căng thẳng cao, ứng dụng công nghiệp |
| TPU | Các đặc tính đàn hồi, bền, giống như cao su | Thiết bị đeo, đầu nối linh hoạt, miếng đệm |
| Alumide | Nylon trộn với bột nhôm, chịu nhiệt | Các bộ phận cứng, tính chất cơ học nâng cao |
Nylon : Được biết đến với sức mạnh và độ bền, nylon là hoàn hảo cho các nguyên mẫu chức năng và các bộ phận sản xuất. Khả năng chống mòn và hóa chất của nó làm cho nó trở thành vật liệu cho các ứng dụng cơ học và công nghiệp.
Nylon chứa đầy thủy tinh : Thêm sợi thủy tinh làm tăng độ cứng và khả năng chịu nhiệt, làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng căng thẳng cao, nhiệt độ cao như các thành phần động cơ ô tô.
TPU : Giống như việc sử dụng nó trong FDM, TPU trong SLS là tuyệt vời để sản xuất các bộ phận linh hoạt với độ bền tốt, chẳng hạn như hải cẩu, miếng đệm và công nghệ đeo được.
Alumide : Vật liệu composite này là sự pha trộn của nylon và bột nhôm, cung cấp cường độ cơ học và khả năng chống nhiệt tăng cường, làm cho nó trở thành một lựa chọn tốt cho các bộ phận công nghiệp cần độ cứng và độ bền hơn.
So và quy trình
| in | 3D | sánh các vật | liệu |
| Nghị quyết | Thấp đến trung bình | Rất cao | Trung bình |
| Bề mặt hoàn thiện | Dòng lớp có thể nhìn thấy | Mịn, bóng | Thô, sần sùi |
| Sức mạnh | Vừa phải (phụ thuộc vào vật liệu) | Thấp đến trung bình | Cao (đặc biệt là với nylon) |
| Trị giá | Thấp | Trung bình đến cao | Cao |
| Hình học phức tạp | Cấu trúc hỗ trợ cần thiết | Cấu trúc hỗ trợ cần thiết | Không cần hỗ trợ |
FDM : Tốt nhất cho các bộ phận tạo mẫu và chức năng ngân sách thấp với ít nhấn mạnh vào tính thẩm mỹ.
SLA : Lý tưởng cho các bộ phận rất chi tiết, trực quan, mặc dù không mạnh bằng các bộ phận FDM hoặc SLS.
SLS : Cung cấp sự cân bằng tốt nhất về sức mạnh và độ phức tạp cho các nguyên mẫu chức năng và sản xuất hàng loạt nhỏ, mặc dù với chi phí cao hơn.
In 3D kim loại
In 3D kim loại chủ yếu được sử dụng cho các ứng dụng hiệu suất cao trong các ngành công nghiệp như hàng không vũ trụ, ô tô và các lĩnh vực y tế. Nó cho phép tạo ra các hình học nhẹ, mạnh mẽ và phức tạp mà không thể sản xuất truyền thống.
Vật liệu in 3D kim loại phổ biến
| vật liệu | điểm | Đặc |
| Thép không gỉ | Chống ăn mòn, bền | Cấy ghép y tế, dụng cụ, các bộ phận hàng không vũ trụ |
| Nhôm | Nhẹ, chống ăn mòn, sức mạnh vừa phải | Không gian vũ trụ, ô tô, cấu trúc nhẹ |
|
|
|
Titan | Vô cùng mạnh mẽ, nhẹ và tương thích sinh học | Cấy ghép y tế, hàng không vũ trụ, các bộ phận hiệu suất | | Inconel | Hợp kim niken nhiệt độ cao và chống ăn mòn | Lưỡi dao tuabin, bộ trao đổi nhiệt, hệ thống ống xả |
Vật liệu in 3D kim loại được chọn dựa trên các yêu cầu ứng dụng cụ thể, chẳng hạn như kháng nhiệt, kháng ăn mòn hoặc khả năng tương thích sinh học để sử dụng y tế.
Các lựa chọn thay thế cho in 3D kim loại
Nếu không cần in 3D kim loại đầy đủ nhưng bạn vẫn cần các đặc tính nâng cao, có những lựa chọn thay thế như sợi tổng hợp hoặc nhựa truyền kim loại.
| thay thế | Đặc điểm | các ứng dụng lý tưởng |
| Sợi tổng hợp | Nhẹ, tăng độ cứng, dễ in | Các nguyên mẫu chức năng, các bộ phận nhẹ |
| Nhựa truyền kim loại | Mô phỏng giao diện của kim loại, chi phí thấp hơn | Các bộ phận trang trí, dự án nghệ thuật |
Những vật liệu này cho phép các đặc tính giống như kim loại mà không có sự phức tạp hoặc chi phí của in 3D kim loại đầy đủ, làm cho chúng trở nên lý tưởng cho các bộ phận chức năng không yêu cầu sức mạnh cực độ.
Hướng dẫn từng bước để chọn đúng vật liệu in 3D
1. Xác định các yêu cầu ứng dụng của bạn
Bắt đầu bằng cách phác thảo rõ ràng những gì bạn cần phần in 3D của bạn để làm:
Các tính chất cơ học cần thiết (sức mạnh, tính linh hoạt, độ bền) là gì?
Nó sẽ được tiếp xúc với nhiệt, hóa chất hoặc các yếu tố môi trường khác?
Nó có cần phải an toàn thực phẩm, tương thích sinh học hoặc đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn khác không?
Bề mặt mong muốn hoàn thiện và ngoại hình là gì?
2. Xem xét quy trình in 3D của bạn
Công nghệ in 3D bạn sử dụng sẽ ảnh hưởng đến các tùy chọn vật liệu của bạn:
Máy in FDM (mô hình lắng đọng hợp nhất) sử dụng các sợi nhựa nhiệt dẻo như PLA, ABS, PETG và nylon.
Máy in SLA (Stereolithography) và DLP (Xử lý ánh sáng kỹ thuật số) sử dụng nhựa photopolymer.
SLS (Máy in laser chọn lọc) Các máy in thường sử dụng nylon hoặc TPU bột.
Máy in 3D kim loại sử dụng kim loại bột như thép không gỉ, titan và hợp kim nhôm.
3. Kết hợp các thuộc tính vật liệu với các yêu cầu ứng dụng
Nghiên cứu các thuộc tính của các vật liệu tương thích với máy in của bạn và so sánh chúng với nhu cầu ứng dụng của bạn:
Đối với sức mạnh và độ bền, hãy xem xét ABS, Nylon hoặc PETG.
Để linh hoạt, hãy nhìn vào TPU hoặc TPC.
Đối với khả năng chống nhiệt, ABS, nylon hoặc Peek là những lựa chọn tốt.
Để an toàn thực phẩm hoặc khả năng tương thích sinh học, hãy sử dụng các vật liệu cấp thực phẩm hoặc cấp độ y tế chuyên dụng.
4. Đánh giá dễ sử dụng và xử lý hậu kỳ
Hãy xem xét tính thực tế của việc làm việc với từng tài liệu:
Một số vật liệu, như PLA, dễ in hơn những vật liệu khác, như ABS, có thể yêu cầu một chiếc giường được làm nóng và máy in kèm theo.
Các bản in nhựa cần được rửa sạch và sau được bảo quản, trong khi các bản in có thể cần loại bỏ hỗ trợ và chà nhám.
Một số vật liệu cho phép làm mịn, sơn hoặc các kỹ thuật xử lý hậu kỳ khác để tăng cường kết quả cuối cùng.
5. Yếu tố về chi phí và tính khả dụng
Cuối cùng, hãy xem xét chi phí và khả năng tiếp cận của các tài liệu:
Các sợi thông thường như PLA và ABS thường ít tốn kém và có sẵn rộng rãi.
Các vật liệu đặc biệt như sợi carbon hoặc sợi chứa kim loại có thể tốn nhiều tiền hơn và khó tìm hơn.
Nhựa và bột kim loại cho SLA, DLP, SLS và máy in kim loại có xu hướng đắt hơn các sợi.
Phần kết luận
Vật liệu in 3D đã được mở rộng rất nhiều, cung cấp các tùy chọn đa dạng cho một loạt các ứng dụng. Khi chọn vật liệu, hãy xem xét các yêu cầu cụ thể của bạn, chẳng hạn như tính chất cơ học, độ ổn định nhiệt và kháng hóa chất. Bằng cách hiểu các thuộc tính và ứng dụng của từng tài liệu, bạn có thể chọn tùy chọn tốt nhất cho dự án in 3D của mình.
Để được hướng dẫn chuyên gia về dự án in 3D của bạn, hãy liên hệ với chúng tôi. Các kỹ sư có kinh nghiệm của chúng tôi cung cấp hỗ trợ kỹ thuật 24/7 và hướng dẫn bệnh nhân về tối ưu hóa toàn bộ quá trình. Hợp tác với Team FMG để thành công. Chúng tôi sẽ đưa sản xuất của bạn lên một tầm cao mới.
Câu hỏi thường gặp về vật liệu in 3D (ngắn gọn)
1. Các vật liệu in 3D phổ biến nhất là gì?
Nhiệt nhựa như PLA, ABS, PETG và nylon.
2. Sự khác biệt giữa PLA và ABS là gì?
PLA: Dựa trên thực vật, dễ in, ít mạnh hơn và chịu nhiệt.
ABS: Dựa trên dầu mỏ, mạnh và chịu nhiệt, dễ bị cong vênh.
3. Có sẵn vật liệu in 3D linh hoạt nào?
TPU (nhựa nhiệt dẻo polyurethane) và TPC (đồng polyester nhiệt dẻo).
4. Bạn có thể in các bộ phận kim loại 3D không?
Có, với máy in 3D kim loại chuyên dụng hoặc bằng các bản in nhựa sau xử lý.
5. Có phải nhựa in 3D có an toàn thực phẩm không?
Không phải nhựa tiêu chuẩn như PLA và ABS, nhưng các vật liệu cấp thực phẩm cụ thể như PET và PP.
6. Sự khác biệt giữa nhựa in 3D và sợi dây là gì?
Nhựa: Được sử dụng trong SLA, tạo ra các phần có độ phân giải cao nhưng giòn.
Các sợi giả: Được sử dụng trong FDM, tạo ra các bộ phận mạnh mẽ và ổn định nhất.
7. Làm thế nào bạn có thể tái chế vật liệu in 3D?
Nghiền và loại bỏ nhựa lại, thu thập và sắp xếp để tái chế, hoặc PLA phân bón công nghiệp.
