数控零件编程与加工 补充资料-3D打印主流耗材

在将各种耗材“一网打尽”之前，我们先挑出几种应用最广泛的耗材专门详细介绍一下，比较它们之间的差别。ABS塑料丝，五大合成树脂之一，是目前产量最大、应用最广泛的聚合物。它具有无毒、无味，价格便宜等特点。由于这种塑料丝要经过熔化后再冷却，根据热胀冷缩原理，所以在精度控制上并不是很高，打印的3D模型也比较粗糙。ABS在加热时会产生刺激性气味且收缩率较大，且成型精度不易控制。打印较大模型时，最好使用热床（加热板），否则产品容易起翘。ABS在强度上高于PLA。ABS可以用丙酮进行后期打磨抛光。ABS材料的特点如下。综合性能较好，冲击强度较高，化学稳定性、电性能良好。与372有机玻璃的熔结性良好，制成双色塑件，且可表面镀铬，喷漆处理。有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。柔韧性好。打印大尺寸模型时，模型容易变形翘曲。需要注意的是：工厂都有防护措施，但我们使用家庭3D打印机的时候一般没有防护措施。美国和法国科研人员发表了一项科研成果，表明桌面3D打印机确实能够散发出许多的超细颗粒（UFPs，ultrafineparticles），即那些小于100nm的微小颗粒。超细颗粒通常都很容易进入到人体的气管和肺部，并被吸收到血液循环系统，因而长期接触就有可能引发一些健康问题，比如肺病、中风和哮喘等。研究者发现，打印ABS的颗粒排放量为PLA的10倍。聚乳酸（PLA）是一种优良的聚合物，加热融化时气味小，成型时收缩率较低，打印大型零件模型时边角不易翘起，且熔点较低。同时，它是生物环保的，因为它从玉米制成，是一种可再生资源。此外还是生物可降解，这意味着将不需要一个垃圾填埋场。而且它的颜色和打印效果如LED一样地晶亮，非常清晰。最后，它具有极低的收缩率，这意味着它抗变形翘曲，即使是非常大的打印尺寸。PLA的打印案例如图所示。PLA的很多性质与ABS类似，但比ABS更脆一点，无须使用加热平台，因为它冷却时很少发生卷翘，风扇可进一步提高打印质量。气味比ABS好闻。从表面上对比观察，ABS呈亚光，而PLA很光亮。加热到195℃,PLA可以顺畅挤出，ABS不可以。加热到220℃,ABS可以顺畅挤出，PLA则会出现鼓起的气泡，甚至被碳化，碳化会堵住喷嘴。打印PLA与打印ABS的区別如下。打印PLA时有棉花糖气味，不像ABS那样有刺鼻的不良气味。打印大型零件模型，PLA即使在没有加热床的情况下边角也不会翘起。PLA加工温度是200℃,ABS在220℃以上。PLA具有较低的熔体强度，打印模型更容易成型，表面光泽性优异，色彩艳丽。缺点是容易堵塞热端，塑性程度和耐用性也不如ABS。在打印过程中，一般都需要对悬垂部分进行临时支撑。但这些支撑结构往往并不容易清除掉，用锉刀和砂纸也容易破坏光滑的表面。因此，除了ABS和PLA塑料，还有一种水溶性的塑料PVA，可用在双喷头3D打印机上（比如一个喷头接ABS耗材以打印主体，另一个喷头接PVA耗材以打印支撑）。PVA可作为打印过程中的临时支撑材料来使用，打印完毕后泡在水基清洗剂中进行溶解，然后被很方便地清理掉。使用粉末微粒作为打印介质（最常用的是石膏粉）的3D打印机，通过在粉末床上层层添加黏结剂的方式来成型。打印的模型较为精细，可再添加一层氰基丙烯酸酯密封胶来增加产品的耐用度并获得更鲜艳的色彩。非常适合做人像全彩打印，目前市面上很多3D照相馆用的就是石膏，但“不防水，不可放入洗碗机，不能回收再利用，对食品不安全，耐热度60℃”。翘曲度低，强度高且比ABS更加柔韧一些。不过，挤出温度要求比PLA和ABS更高，有些个人3D打印机达不到。PC材料是真正的热塑性材料，具备工程塑料的所有特性。高强度，耐高温，抗冲击，抗弯曲，可以作为最终零部件使用。使用PC材料制作的样件，可以直接装配使用，广泛应用于交通工具及家电行业。PC的强度比ABS材料高出60%左右，具备超强的工程材料属性。材料颜色：白色。材料热变形温度：138℃。材料应用：电子消费品、家电、汽车制造、航空航天、医疗器械。尼龙玻纤外观是一种白色的粉末。比起普通塑料，其拉伸强度、弯曲强度有所增强，热变形温度以及材料的模量有所提高，材料的收缩率减小了，但材料表面变粗糙，冲击强度降低。光敏树脂是一种遇紫外线照射会立刻变硬的特殊材料。其特点是细节度和光滑度非常地高，非常适合对细节度要求高的雕塑和其他物品。Mcor公司的3D打印机利用普通A4纸张打印全彩模型。为了实现彩色打印，除了在打印机上想办法之外，还可在耗材上作文章。很简单的一个思路是，把耗材线染成彩色，这不就OK了？Taulman的“618”高强度尼龙恰有这个优点，它很容易被染色，如图上方所示是所打印的彩色效果。除了彩色耗材，木匠们可能更喜欢木质耗材。德国设计师KaiParthy研制了一种名为Laywoo-D3的3D打印耗材，直径3mm，其中40%源自回收木材，3D打印完成后效果和胶合板类似，手感接近实木并散发出木头的味道。目前国内的广州傲趣科技公司也推出一款名为PopWood的木质线材，价格便宜了许多，据报道说还不容易堵塞喷头。如下图：彩色耗材（上）和木质耗材（下）好了，介绍完以上几种常见的耗材，下面我们将其他耗材进行系统的归类描述。Alumide（氧化铝一种闪耀的尼龙和铝粉的混合物。它适用于需要中等强度和细节度的产品，可以进行后期抛光使其更光滑，适于做镇纸和珠宝。“不防水，不可放入洗碗机，不能回收再利用，对食品不安全，耐热度为172℃”。Stainless（不锈钢通过向金属粉末床上层层添加黏结剂层，再将产品用青铜浇铸浸渍来增加刚性，适于制作珠宝和结构件，可以被镀上铜和黄金。不锈钢模型是用一种加入了铜成分的不锈钢粉打印而成。不锈钢打印在金属打印上来讲算是最便宜的一种打印形式，既具有高强度，又适合打印大物品。“防水，可放入洗碗机，不可回收再利用，对食品不安全，耐热度为831℃”。材料颜色：玫瑰金、钛金、紫金、银白色、蓝色。材料应用：家电、汽车制造、航空航天、医疗器械。不锈钢的打印案例如图所示。SterlingSilver（纯银这种材料不是直接用于3D打印的，是先用3D打印一个蜡模，再将蜡模转换成石膏模具，再将熔化的银注入石膏模具成型。可后期机械或手工打磨，适于制作珠宝。Titanium（钛采用直接金属激光烧结技术，将钛粉原料层层烧结成非常坚固且拥有高细节度的产品。可后期抛光，适于制作珠宝和功能件。生产最终使用的金属样件，质量可媲美开模加工的模型。钛合金模型的强度非常高，尺寸精密，能制作的最小细节的尺寸为0.1mm。材料颜色：银白色。材料热变形温度：熔点1672℃。材料应用：家电、汽车制造、航空航天、医疗器械。钛合金的打印案例如图所示。Gold（黄金工艺同Silver（银但原料在14K黄金中添加了一点铜来增加强度。适于制作珠宝。Brass（黄铜铜和锌的混合材料，制作工艺和上面提过的银质物品一致。能够用聚氨酯类的油漆上色或镀金。适于制作珠宝、雕塑或为金银打印做测试。Bronze（青铜和打印钢质物品类似，比较坚固。适合做装饰性的物品，比如雕像、钥匙和硬币等。HighDetailedStainlessSteel（高细节不锈钢和普通钢制作工艺相同，但使用316L不锈钢原料。在保持相同强度的基础上增加了更多的细节。适于制作珠宝、邮票模具和一些小的功能件。GoldPlate（镀金不锈钢经3D打印之后镀金而成。ABS-M30i：ABS-M30i是一种高强度材料，广泛应用于医疗，制药及食品包装行业。ABS-M30i制作的样件通过了生物相容性认证（如ISO1099认证），可以通过伽马射线照射及ETO灭菌测试。能给你带来真正的具备优秀医学性能的概念模型，功能原型，制造工具及最终零部件的生物相容性部件。材料颜色：白色。材料热变形温度：90℃。材料应用：医学研究、食品包装、医疗器械。ABS-M30i的打印案例如图所示。ABSi：ABSI材料具备骑车尾灯的效果，具有很高的耐热性，高强度，呈琥珀色，能很好的体现车灯的光源效果，广泛用于车灯行业。材料颜色：半透明。材料热变形温度：86℃。材料应用：汽车、LED。ABSi的打印案例如图所示。PC-ABS：PC-ABS材料是一种应用最广泛的热塑性工程塑料。PC-ABS具备了ABS的韧性和PC材料的高强度及耐热性。大多应用于汽车，家电及通信行业，制作的样件强度比传统的FDM系统制作的部件强度高出60%左右，所以，使用PC-ABS，能给您带来真正的热塑性部件。包括概念模型，功能原型，制造工具及最终零部件等。材料颜色：黑色。材料热变形温度：110℃。材料应用：传统注模产品、电子消费品、大型家电、汽车行业。PC-ABS的打印案例如图所示。PC-ISO：PC-ISO材料也是一种通过医学卫生认证的热塑性材料，广泛应用于药品及医疗器械行业，具有很高的强度，可以用于手术模拟，颅骨修复，牙科等专业领域。具备PC的所有性能，同时可以用于食品及药品包装行业。做出的样件可以作为概念模型，功能原型，制造工具及最终零部件使用。材料颜色：白色。材料热变形温度：133℃。材料应用：医学研究、食品包装、医疗器械。PC-ISO的打印案例如图所示。PPSF：PPSF/PPSU材料是所有热塑性材料里面强度最高，耐热性最好，抗腐蚀性最高的材料。广泛用于航空航天，交通工具及医疗行业。通常作为最终零部件使用。PPSF材料能给您真正的直接数字化制造体验，性能非常稳定。PPSF俗称聚纤维酯，通过与FORTUS设备的配合使用，可以达到非常好的令人惊叹的效果。材料热变形温度：189℃。材料颜色：琥珀色。材料应用：商业交通工具行业、汽车行业。PPSF的打印案例如图所示。PPSF的打印效果BendLay：改进版ABS，号称透明度高、柔性好。Bendlay是一种具有弹性的材料，该材料的特性就在于可弯曲并且有弹性，可用在那些嫌ABS太硬，而又嫌柔性PLA（softenPLA）不够紧实的地方。厂家Orbi-Tech更号称此线材对食品安全，可用在食物包装和医疗设备上。LayBrick：是天然矿物填料（超细研磨白植土）和无毒聚酯的混合物，LayBrick打印产品质感和石头类似。可用于制作建筑模型，可打磨，无须加热平台。LayWoo-D3：再生木与高分子黏结剂结合的产物，可打印类似木材质地的一种线材。打印时卷翘度低，打印完成后可像对待木头一样对其进行钻孔，切割处理。所以它不论是看起来、摸起来、闻起来都很像真正的木头。StrongandFlexiblePlastic（坚固而有柔韧性的塑料此材料通过烧结工艺实现，它具有强度高、细节细致且柔韧的特性。它可以被染成多种颜色且可抛光处理。非常适于制作电话外壳、可穿戴产品和四轴飞行器框架。“不防水，不可放入洗碗机，不能回收再利用，对食品不安DetailPlastic（高细节塑料这是一种基于丙烯酸的感光聚合物，能制作具有高细节度，但对抗热和抗压要求不高的物品，非常适于制作小物件。“不防水，不可放入洗碗机，不能回收再利用，对食品不安全，耐热度为48℃”。FrostedDetailandFrostedUltraDetailPlastic（磨砂细节和磨砂超细节塑料采用多点喷墨建模（MultijetModeling）工艺，通过UV光固化将熔化的塑料通过多个喷嘴一层层沉积到一个平台上。这个工艺能够制作细节度非常高、特征丰富且很薄的壁，非常适合做微缩模型和其他模型。可后期上色，“不防水，不可放入洗碗机，不能回收再利用，对食品不安全，耐热度ElastoPlastic（弹性塑料这是一种还处于评估实验期的材料。它采用粉末烧结工艺，非常地坚固且拥有超高弹力，但细节度和平滑度较低，非常适于制作手机壳和鞋子。其最大的特点是即使成型之后，仍然具有一定的柔韧性，支持外界用力挤压、扭曲甚至是拉扯等，并且弹性十足，回弹效果十分出色。有趣的是，它还能够防水，可以作为容纳液体的容器使用。它是一种易燃材料，“不防水，不可放入洗碗机，不能回收再利用，对食品不安全，耐热度为Polyamide（聚酰胺采用粉末烧结技术，这种材料相当结实而略有弹性。可以后期打磨、喷漆或染上各种颜色，并可加入丝绒质感。非常适合打印雕塑、玩具和可穿戴产品。蜡质材料：表面光滑；精度可以非常高，例如Solidscape公司的失蜡铸造工艺精度可达6微米，表面光洁度可达0.81微米，可100%直接用于工业铸造。失蜡铸造又称熔模铸造，用来生产珠宝首饰、精密零部件、工艺品等，如图所示。石蜡铸造的过程为，先生产较易成型的石蜡原型，再用石膏将石蜡原型紧密包裹，经高温烧灼石蜡部分分解排出形成阴模，再将熔融的金属液体灌入模具中，冷却铸造成型。其中，以Solidscape公司的产品为例，模型材料（蓝蜡）的熔点为94～106℃,直接气化温度为593～649℃；而支撑材料（红蜡）的熔点为50～72℃,在VSO溶液中溶解温度为40～60℃,可非常容易地将支撑材料去除。PaintableResin（可上色的树脂采用立体光刻技术，可制作高细节度、需要中等机械抗性的产品，可后期上色，适合制作演示模型和雕塑。TransparentResin（透明树脂采用立体光刻技术制作全透明高细节度、非常光滑的产品，可加入颜料，适合制作演示模型和雕塑。以Somos11122为例，看上去更像是真实透明的塑料，具有优秀的防水和尺寸稳定性。SomosNext白色树脂：SomosNext材料为白色材质，类PC新材料，材料韧性非常好，如电动工具手柄等基本可替代SLS制作的尼龙材料性能，而精度和表面质量更佳。制作的部件拥有迄今最先进的刚性和韧性结合――这是热塑性塑料的典型特征，同时保持了光固化立体造型材料的所有优点：做工精致、尺寸精确、和外观漂亮。材料颜色：白色。材料应用：汽车、家电、电子消费品。PrimeGray（灰色树脂采用立体光刻技术制作高细节度、非常光滑的灰色产品。非常适于制作产品原型、展示模型和桌面玩具等。环氧树脂（类透明pc类这种便于铸造的激光快速成型树脂：含灰量极低(1500ºF时的残留含灰量<0.01%)，可用于熔融石英和氧化铝高温型壳体系。不含重金属锑。可用于制造极其精密的快速铸造型模。材料颜色：透明。材料应用：汽车、家电、电子消费品。RubberLike（类橡胶采用EOS的选择性激光烧结工艺，由热塑性聚氨酯粉末床层层烧结获得，此材料的特点是非常强壮且柔韧，适于制作手机壳、夹子和所有需要在压力下有一点韧性的物品。该材料还处于测试阶段。DurablePlastic（耐用塑料采用3DSystems公司