《3D打印入门》教学课件-5.2-3D打印金属材料、陶瓷材料、复合材料

3D打印3D打印入门工坊3DPRINTINGINTRODUCTION05认识3D打印材料目录23D打印金属材料33D打印陶瓷材料43D打印复合材料目前，大多数3D打印耗材是塑料，而金属良好的力学强度和导电性使得研究人员对金属材料的打印极为感兴趣。5.1.23D打印金属材料1.黑色金属（1）不锈钢不锈钢（StainlessSteel）是不锈耐酸钢的简称。不锈钢耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢，普通不锈钢一般不耐化学介质腐蚀；耐酸钢而将耐化学腐蚀介质（酸、碱、盐等化学浸蚀）腐蚀的钢种称为耐酸钢，耐酸钢则一般均具有不锈性。两者在化学成分上有差异而使他们的耐蚀性不同。不锈钢是最廉价的金属打印材料，3D打印出的高强度不锈钢制品表面略显粗糙，且存在麻点。不锈钢具有各种不同的光面和磨砂面；特点不锈钢材料打印的启瓶器应用受其特点影响，常被用作珠宝、功能构件和小型雕刻品等的3D打印。(2)高温合金高温合金材料的特点及应用高温合金高温强度好抗氧化抗热腐蚀疲劳性好断裂韧性好强度高化学性质稳定

军民用燃气涡轮发动机热端部件不可替代的关键材料不易成型加工比传统加工工艺成本低

随着技术的长期研究和进一步发展，3D打印制造的飞机零件因其加工的工时和成本优势已得到了广泛的应用。航空工业应用的主要3D打印材料特点&应用(2)高温合金高温合金材料3D打印的航空零部件钛金属外观似钢，具有银灰光译，是一种过渡金属。2.有色金属(1)钛特点钛的强度大，密度小，硬度大，熔点高，抗腐蚀性很强；高纯度钛具有良好的可塑性，但当有杂质存在时变得脆而硬。采用3D打印技术制造的钛合金零部件，强度非常高，尺寸精确，能制作的最小尺寸可达1mm，而且其零部件机械性能优于锻造工艺。钛金属外观似钢，具有银灰光译，是一种过渡金属。2.有色金属(1)钛应用英国的Metalysis公司利用钛金属粉末成功打印了叶轮和涡轮增压器等汽车零件。此外，钛金属粉末耗材在3D打印汽车、航空航天和国防工业上都将有很广阔的应用前景。NASA利用钛金属粉墨制作的涡轮泵镁铝合金因其质轻、强度高的优越性能，在制造业的轻量化需求中得到了大量应用，在3D打印技术中，它也毫不例外地成为各大制造商所中意的备选材料。（2）镁铝合金镁铝合金打印的零部件镓(Ga)主要用作液态金属合金的3D打印材料。（3）镓特点它具有金属导电性，其粘度类似于水，不同于汞(Hg)，镓既不含毒性，也不会蒸发。应用镓可用于柔性和伸缩性的电子产品，液态金属在可变形天线的软伸缩部件、软存储设备、超伸缩电线和软光学部件上已得到了应用。3D打印的产品在时尚界的影响力越来越大。世界各地的珠宝设计师受益最大的就是将3D打印快速原型技术作为一种强大且可以方便替代其他制造方式的创意产业。在饰品3D打印材料领域，常用的有金、纯银、黄铜等。（4）锡贵金属3D打印的黄铜戒指陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐高温、低密度、化学稳定性好、耐腐蚀等优异特性，在航空航天、汽车、生物等行业有着广泛的应用。5.1.33D打印陶瓷材料特点&应用应用与3D硅酸铝陶瓷粉末能够用于3D打印陶瓷产品，3D打印的该陶瓷制品不透水、耐热温度可达600摄氏度，可回收、无毒，但其强度不高，可作为理想的炊具、餐具（杯、碗、盘子、蛋杯和杯垫）和烛台、瓷砖、花瓶、艺术品等家居装饰材料。美国硅谷Arevo实验室3D打印出了高强度碳纤维增强复合材料。

相比于传统的挤出或注塑定型方法，3D打印时通过精确控制碳纤维的取向，优化特定机械、电和热性能，能够严格设定其综合性能。由于3D打印的复合材料零件一次只能制造一层，每一层可以实现任何所需的纤维取向。结合增强聚合物材料打印的复杂形状零部件具有出色的耐高温和抗化学性能。5.1.43D打印复合材料复合材料制作的3D打印仿生肌电假手5.2不同3D打印类型中材料的选择根据3D打印成型技术的不同，3D打印材料种类也不尽相同，下表即为不同的成型技术使用的3D打印材料。类型成型技术打印材料代表公司挤出成型熔融层积（FDM）热塑性塑料、共融金属、可食用材料Stratasys（美）粒状物料成型直接金属激光烧结（DMLS）金属合金EOS（德国）电子束熔炼（EBM）钛合金ARCAM（瑞典）选择性激光烧结（SLS）热塑性粉末、金属粉末、陶瓷粉末3DSystems（美）选择性热烧结（SHS）热塑性粉末Blueprinter（丹麦）基于粉末床、喷头和石膏的三维打印（PP）石膏3DSystems（美）光聚合成型光固化成型（SLA）光敏聚合物3DSystems（美）数字光处理（DLP）液态树脂EnvisionTec（德国）聚合体喷射（PI）光敏聚合物Objet（以色列）层压型层压板制造（LOM）纸、塑料薄膜、金属箔CubicTec（美）3D打印技术真正的优势在于其打印材料，3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础，在某种程度上，材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应