《3D打印入门》教学课件-5.1-3D打印聚合物材料

3D打印3D打印入门工坊3DPRINTINGINTRODUCTION05认识3D打印材料13D打印聚合物材料目录5.13D

打印常用材料介绍3D打印材料作为新兴科技产业，近年来发展迅猛，成为国家重点推动发展的产业。目前，3D打印材料的总量不止200余种，每隔一段时间就会有材料诞生，然而对于3D打印发展而言，这些材料远远不够。近年来就相继涌现了以塑料、陶瓷、金属、LayWood、蜡材料等作为3D打印材料。除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。3D打印聚合物材料工程塑料ABS材料PA材料CP材料PPFS材料PEEK材料EP材料Endur材料生物塑料PLA材料PETG材料PCL材料5.13D

打印常用材料介绍3D打印材料作为新兴科技产业，近年来发展迅猛，成为国家重点推动发展的产业。目前，3D打印材料的总量不止200余种，每隔一段时间就会有材料诞生，然而对于3D打印发展而言，这些材料远远不够。近年来就相继涌现了以塑料、陶瓷、金属、LayWood、蜡材料等作为3D打印材料。除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。3D打印聚合物材料热固性塑料

光敏树脂

高分子凝胶

3D打印金属材料黑色金属不锈钢材料高温合金材料有色金属钛材料铝镁合金材料镓材料稀贵金属材料3D打印陶瓷材料

3D打印复合材料

5.1.13D打印聚合物材料被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料。具有强度高、耐冲击性、耐热性、硬度高以及抗老化性等优点，正常变形温度可以超过90℃，可进行机械加工、喷漆以及电镀。

工程塑料是当前应用最广泛的一类3D打印材料，常见的有丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、聚酰胺（PA）、聚碳酸酯（PC）、聚苯砜(PPSF)、聚醚醚酮（PEEK）等。1.工程塑料(1).ABS材料具有良好的热熔性和冲击强度，是熔融沉积成型3D打印工艺的首选工程塑料。ABS材料有多种颜色应用目前主要是将ABS预制成丝、粉末化后使用，应用范围几乎涵盖所有日用品、工程用品和部分机械用品。在汽车、家电、电子消费品领域有广泛的应用。近年来，ABS不但在应用领域逐步扩大范围，性能也在不断提升，借助ABS强大的粘结性、强度，通过对ABS的改性，使其作为3D打印材料在适用范围上进一步扩大。使用ABS耗材打印的齿轮2014年，国际空间站用ABS塑料3D打印机为其打印零部件，世界上最大的3D打印机材料公司Stratasys公司研发的最新ABS材料ABS-M30，专为3D打印制造设计，机械性能比传统的ABS材料提高了67%，从而扩大了ABS的应用范围。(2).PC材料PC（聚碳酸酯）材料算得上是一种真正的热塑性材料。高透明PC材料阳光板德国拜耳公司开发的PC2605可用于防弹玻璃、树脂镜片、车头灯罩、宇航员头盔面罩、智能手机的机身、机械齿轮等异型构件的3D打印制造。特点具有高强度、耐高温、抗冲击、抗弯曲等特点，强度比ABS材料还要高60%，可作为最终零部件使用甚至是超强工程制品的应用。医疗级PC料制作的注射器应用PC工程塑料的三大应用领域是玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业，其次还有工业机械零件、光盘、包装、计算机等办公室设备、医疗及保健、薄膜、休闲和防护器材等。电子电器工业PC工程塑料应用领域玻璃装配业汽车工业可用作门窗玻璃，PC层压板广泛用于银行、使馆、拘留所和公共场所的防护窗，用于飞机舱罩，照明设备、工业安全档板和防弹玻璃。(3).PA材料PA材料虽然强度高，但也具备一定的柔韧性，因此，可以直接利用3D打印制造设备零件。利用3D打印制造的PA碳纤维复合塑料树脂零件，具有很高的韧度，可用于机械工具代替金属工具。全球著名PA工程塑料的专家索尔维公司，基于PA的工程塑料进行3D打印样件，用于发动机周边零件、门把手套件、刹车踏板等。用PA材料代替传统的金属材料，最终解决了汽车轻量化问题。应用PA材料广泛应用于制造燃料滤网、燃料过滤器、罐、捕集器、储油槽、发动机汽缸盖罩、散热器水缸、平衡旋转轴齿轮。也可用在汽车的电器配件、接线柱以及用于制作一次性打火机体、碱性干电池衬垫，摩托车驾驶员的头盔，办公机器外壳等。另外，它还可用作驱动、控制部件等。使用ABS耗材打印的齿轮(4).PPSF材料PPSF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。通过碳纤维、石墨的复合处理，PPSF材料能够表现出极高的强度，可用于3D打印制造该承受负荷的制品，成为替代金属、陶瓷的首选材料。而且广泛用于航空航天，交通工具及医疗行业。通常作为最终零部件使用。特点应用PPSF材料制作的眼镜(5).PEEK材料PEEK（聚醚醚酮）是一种具有耐高温、自润滑、易加工和高机械强度等优异性能的特种工程塑料，可制造加工成各种机械零部件，如汽车齿轮、油筛、换档启动盘；飞机发动机零部件、自动洗衣机转轮、医疗器械零部件等。其优异的耐磨性、生物相容性、化学稳定性以及杨氏模量最接近人骨等优点，是理想的人工骨替换材料，适合长期植入人体。基于熔融沉积成型原理的3D打印技术安全方便、无需使用激光器、后处理简单，通过与PEEK材料结合制造仿生人工骨。特点应用PEEK材料适合制造人体植入物(6).PEEK材料EP材料非常柔软，在进行塑形时，跟ABS一样采用“逐层烧结”原理，但打印的产品弹性相当好，变形后容易复原。特点EP（ElastoPlastic）即弹性塑料，是Shapeways公司最新研制的一种3D打印原材料，它能避免用ABS打印的穿戴物品或者可变形类产品存在的脆弱性问题。这种材料可用于制作像3D打印鞋、手机壳和3D打印衣物等产品。应用使用RP材料打印的鞋子(7).Ender材料具有高强度、柔韧度好和耐高温性能，用其打印的产品表面质量佳，且尺寸稳定性好，不易收缩。特点Ender材料是Stratasys公司推出一款全新的3D打印材料，它是一种先进的防聚丙烯材料，可满足各种不同领域的应用需求。Endur具有出色的仿聚丙烯性能，能够用于打印运动部件、咬合啮合部件以及小型盒子和容器。应用Ender材料甲酸乙二醇酯-1、4-环己烷二甲醇酯（PETG）、聚-羟基丁酸酯（PHB）、聚-羟基戊酸酯（PHBV）、聚丁二酸-丁二醇酯（PBS）、聚己内酯（PCL）等，具有良好的可生物降解性。2.生物塑料(1).PLA材料PLA（PolyLacticAcid）即聚乳酸，可能是3D打印起初使用得最好的原材料，具有多种半透明色和光泽感。PLA材料新加坡南洋理工大学的Tan.K.H等在应用PLA制造组织工程支架方面的研究中，采用可降解高分子材料制造了高孔隙度的PLA组织工程支架，通过对该支架进行组织分析，发现其具有生长能力。PLA材料打印的物体(2).PETG材料具有较好的粘性、透明度、颜色、耐化学药剂、和抗应力白化能力，可以很快热成型或挤出、吹塑成型，粘度比丙烯酸(亚克力)好。具有较好的热成型、坚韧性和耐候性，热成型周期短、温度低、成品率高。作为一种新型的3D打印材料，兼具PLA和ABS的优点。特点PETG是采用甘蔗乙烯生产的生物基乙二醇为原料合成的生物基塑料。是一种非晶型共聚酯。PETG材料在3D打印时，材料的收缩率非常小，并且具有良好的疏水性，无需在密闭空间里贮存。应用其制品高度透明，抗冲击性能优异，在打印过程中几乎没有气味，特别适宜成型厚壁透明制品。可以广泛应用于板片材、高性能收缩膜、瓶用及异型材等市场。PETG材料制作的瓶子(2).PCL材料PCL（聚己内酯）是一种可降解聚酯，具有良好的生物降解性、生物相容性和无毒性。其熔点较低，只有60℃左右，因此在3D打印中不需要很高的打印温度，从而达到节能的目的。同时，PCL还具有形状记忆性。特点PCL材料打印的玩具应用与大部分生物材料一样，人们常常把它用作特殊用途如药物传输设备、缝合剂等。在医学领域，可用来打印心脏支架等，而且被广泛用作医用生物降解材料及药物控制释放体系，可应用于组织工程，已经用于药物缓释系统。热固性塑料以热固性树脂为主要成分，配合以各种必要的添加剂通过交联固化过程成形成制品的塑料。热固性塑料第一次加热时可以软化流动，加热到一定温度，产生化学反应一交联反应而固化变硬，这种变化是不可逆的，此后，再次加热时，已不能再变软流动了。正是借助这种特性进行成型加工，利用第一次加热时的塑化流动，在压力下充满型腔，进而固化成为确定形状和尺寸的制品。3.热固性塑料应用热固性塑料比如环氧树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂、氨基树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、芳杂环树脂等具有强度高、耐火性特点，非常适合利用3D打印的粉末激光烧结成型工艺。哈佛大学工程与应用科学院的材料科学家与Wyss生物工程研究所联手开发出了一种可3D打印的环氧基热固性树脂材料，这种环氧树脂可3D打印成建筑结构件用在轻质建筑中。3D打印的热固性树脂材料热固性塑料键盘光固化树脂又称光敏树脂，是一种受光线照射后,能在较短的时间内迅速发生物理和化学变化，进而交联固化的低聚物。4.光敏树脂光敏树脂材料的牙齿特点&应用光固化复合树脂是目前口腔科常用的充填、修复材料，由于它的色泽美观，具有一定的的抗压强度，因此在临床应用中起着重要的作用，用于前牙各类缺损及窝洞修复能取得满意的效果。光固化树脂又称光敏树脂，是一种受光线照射后,能在较短的时间内迅速发生物理和化学变化，进而交联固化的低聚物。4.光敏树脂光敏树脂材料打印的物体特点&应用光敏树脂是由聚合物单体与预聚体组由于具有良好的液体流动性和瞬间光固化特征，使得液态光敏树脂成为3D打印耗材用于高精度制品打印的首选材料。光敏树脂固化速度快、表干性能优异，成型后产品外观平滑，可呈现透明或半透明磨砂状态。光敏树脂具有气味低、刺激性成分低等特征，非常适合个人