3D打印（yìn）材料是3D打印技術發展的重要物質基礎，在某（mǒu）種程度（dù）上，材料（liào）的發展決定著3D打印能否有更廣泛的（de）應用。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏（mǐn）樹脂、橡膠（jiāo）類（lèi）材料、金屬材料和陶瓷材料等，除此之外，彩（cǎi）色石膏材料、人造（zào）骨粉、細胞生物原料以及砂糖等食品（pǐn）材料也在3D打印領域得到了應用（yòng）。3D打印所用的這些原材料都是專門針對3D打印設備和工藝而研發的，與普通的塑料、石膏、樹脂等（děng）有所區別，其（qí）形態一般有（yǒu）粉末狀、絲狀、層片狀、液體狀等。通常，根據打印（yìn）設備的類（lèi）型及操作條件的不同，所（suǒ）使用的粉末狀3D打印材料的粒徑為1～100μｍ不等（děng），而為了使粉末保持良好的流動性，一般要求粉末要具有（yǒu）高球形度。

 

一、 3D打印（yìn）材料分類

 

1. 按材料的物理狀態分類

可以分為液體材料、薄片材料、粉（fěn）末（mò）材料、絲狀材料等。

 

2. 按材料（liào）的化學性（xìng）能分類

按材料（liào）的化（huà）學性能不同又可分為樹脂類材料、石蠟材料、金屬材料、陶瓷材料及其複合材料等。

 

3. 按材料成型方法分類（lèi）

按成型方（fāng）法的不同可以分為：SLA材料、LOM材料、SLS材料、FDM材料等。

液態材（cái）料：SLA

——光敏樹脂

固態粉末：SLS

——非金屬（shǔ）（蠟粉，塑料粉，覆膜陶瓷粉，覆膜砂等（děng））

——金屬粉（覆膜金屬粉）

塑料粉，覆膜陶瓷（cí）粉

固態（tài）片材：LOM

——紙，塑料，陶瓷箔，金（jīn）屬鉑+粘（zhān）結劑

固（gù）態絲材：FDM

——蠟絲，ABS絲，PLA絲等

ABS絲，PLA絲

3D打印材料是3D打印技術發展的（de）重要物質基礎，目前，3D打印材（cái）料主要包（bāo）括工程（chéng）塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、金屬材料和（hé）陶瓷（cí）材料等，除此之外（wài），彩色石膏材料、人造骨粉、細胞生物（wù）原料以及砂糖等食品材（cái）料也在3D打印（yìn）領域得到了（le）應用。3D打印所用的這些原材（cái）料都是專門（mén）針對3D打印設備和工（gōng）藝而（ér）研發的，與普通的塑料、石膏、樹脂等有所（suǒ）區別，其形態一（yī）般有粉末狀、絲狀、層（céng）片狀、液體狀等。

 

工程塑料類3D打印材料

 

利用ABS材料3D打印出的模型

 

工程塑料（liào）指被用做工（gōng）業（yè）零件或外殼材料的工業用塑料，是強度、耐衝擊性（xìng）、耐熱性（xìng）、硬度及抗老化性（xìng）均優的塑料。工程塑料是當前應用最廣泛的一類3D打印材料，常見的有ABS類材料、PC類材料、尼龍類材料（liào）等。

 

光敏（mǐn）樹脂類3D打印材料

 

 

光敏樹脂類材料3D打印出的水壺模型

光敏樹脂（zhī）即ultraviolet rays（UV）樹脂，由聚合（hé）物單體（tǐ）與預聚體組成，其中加有光（紫外光）引發劑（或（huò）稱為光敏劑）。在一定波長的紫（zǐ）外光（250０～300ｎｍ）照射下能（néng）立（lì）刻（kè）引起聚合反應完成固化。光敏樹脂一（yī）般為液態，可（kě）用（yòng）於製作（zuò）高強度、耐高溫、防（fáng）水材料。

 

橡膠類（lèi）3D打印材料

 

用橡膠粉末和SLS技術打印而成的新百倫跑鞋

 

橡膠類材料具備多種級別彈性（xìng）材（cái）料的特征，這些材料所具備的硬度、斷裂伸長率、抗撕裂強度和（hé）拉伸強度，使其非常適（shì）合於要（yào）求防滑或柔軟表麵的應用領域（yù）。3D打印（yìn）的橡膠（jiāo）類產品主要（yào）有消費類電子產品、醫療設備以及汽車內飾、輪（lún）胎、墊片等。

 

金屬3D打印粉

 

 

不（bú）鏽鋼材料打造的開瓶器

 

近年來，3D打印技術逐漸應用於實際產品的製造（zào），其（qí）中，金屬材料的3D打印技術發展尤其迅速。在國防領域，歐美（měi）發達國家非常重視3D打印技術的發展，不惜投入巨資加以研究，而3D打印金屬（shǔ）零部件一直是研究和應用的重點。目前，應用於（yú）3D打印的金屬粉末（mò）材（cái）料主要有鈦合金、鈷鉻合（hé）金、不鏽鋼和鋁合（hé）金材料等，此外還（hái）有用於打印首飾用的金、銀等貴金（jīn）屬粉末（mò）材料。

 

陶瓷類3D打（dǎ）印材料

 

 

陶瓷材料3D打（dǎ）印出的水杯

 

其他3D打印材料（liào）

 

 

利用白砂糖打（dǎ）造出的3D建築模型

 

除了上麵介紹的（de）3D打印材料外，目前用到的還有彩色（sè）石膏材（cái）料、人（rén）造骨粉、細胞生物原料以及砂糖等材料。彩（cǎi）色石膏材料是一（yī）種全彩色（sè）的3D打印（yìn）材料，是基於石膏的、易碎、堅固且色彩清晰的材料。

 

二、 3D打印材料基本性能

1. 3D打印對材料性能的一般要求：

有（yǒu）利（lì）於快速、精確地加工（gōng）原型零件；

快速成型製件應當接近最終要求，應盡量滿足對強度（dù）、剛度（dù）、耐潮濕性、熱（rè）穩（wěn）定性能等的要求；

應該（gāi）有利於後續處理工（gōng）藝。

 

2. 不同應用（yòng）目標對材料性能的（de）要（yào）求：

3D打印的四個應用目標：概念型（xíng）、測試型（xíng）、模具型、功能零件，對成型材料的要求也不同。

 

——概念型（xíng）對（duì）材料成型精度和物理化學特性要求不高，主要要求成型速度（dù）快。如（rú）對光敏樹脂，要求較低的臨界曝光（guāng）功率（lǜ）、較大的穿透深度和較低的粘度。

——測（cè）試型對於成型後的強度、剛度、耐（nài）溫性、抗蝕性能（néng）等有一定要求，以滿（mǎn）足測試（shì）要求。如果用於裝配測試，則要（yào）求成（chéng）型件有一定的精度要求（qiú）。

——模具型要求材料適應具體模具製造要求，如強度、硬度。如對於（yú）消失（shī）模鑄造用原型（xíng），要（yào）求材（cái）料易於去除，燒蝕後殘留少、灰分少。

——功能零件則要求材料具（jù）有較好的力學和化學性能。

 

三、 3D打印光固化成型材料

 

1、3D打印光固化材料的應用

 

——製作各種樹脂（zhī）樣品或功能件，用作結構（gòu）驗證和功能測試；

——製作精（jīng）細零件；

——製作有透明效果的製件；

——快速模具的母模（mó），翻製各種快速模具；

——代替熔（róng）模精密鑄造中的消失（shī）模用來（lái）生產金屬零件。

 

2、光固化成形樹脂需具備的（de）特性

 

——粘度低，利於成型樹脂（zhī）較（jiào）快流平，便於（yú）快速成型。

——固化收（shōu）縮小，固化收縮導致零（líng）件變形（xíng）、翹曲、開裂等，影響成型零件的精度，低收縮性（xìng）樹脂有利於成型出高精度零件。

——濕態強度高，較（jiào）高的濕態強度可以保證後固化過程不產生變（biàn）形、膨脹及層間剝離。

——溶漲小，濕態成型件在液態樹脂中的溶漲（zhǎng）造成零件（jiàn）尺寸偏大；

——雜質少，固化過程中沒有氣味，毒性小，有利於操作環境。

 

3、光固化成形（xíng）樹脂的組成及（jí）固化機理

 

應用於（yú）SLA技術的光敏樹脂，通（tōng）常由兩（liǎng）部分組成，即光引發劑和樹脂（zhī），其（qí）中樹脂由預聚物、稀釋劑及少量助劑組成。當光敏（mǐn）樹（shù）脂中的光引發劑（jì）被光（guāng）源(特定波長的紫外光或激光) 照射吸（xī）收能量時，會產（chǎn）生自由基或陽（yáng）離子，自由基或陽離（lí）子使單體和活性齊聚物活化，從而發生交聯反（fǎn）應而生成高（gāo）分子固化物。

 

4、SLA樹脂的收縮變形

 

樹脂在（zài）固化過（guò）程中都會發生收縮，通常線收縮（suō）率約為（wéi）3%。從（cóng）高（gāo）分子化學角度（dù）講，光敏樹脂的固化過程是從短的小分子體向長鏈大分子（zǐ）聚合（hé）體轉變的過（guò）程，其分子結構發生很大變（biàn）化，因此，固化（huà）過程中的收縮（suō）是必（bì）然的。

 

從高分子物理學方麵來解釋，處於液體（tǐ）狀態的小分子之間（jiān）為範德華作用力距離，而固體態的聚合物，其結構單元之間處（chù）於共價鍵距（jù）離，共價鍵距離（lí）遠小於範德華力的距離，所以液態預聚物固化（huà）變成（chéng）固態聚合物時，必然會導（dǎo）致零件的體積收縮。

 

5、SLA的後固化

 

盡管樹脂在激光掃（sǎo）描過程中（zhōng）已經發生聚合反應，但隻是完成部分聚（jù）合作用，零件中還有部分處於（yú）液態的殘餘樹（shù）脂未固化或未完全固化（掃描過程中完成部分固化，避免完全固化（huà）引起的變形） ，零件的部分強度也是在後固化過程中獲得的，因此，後固化處理對完成零件內部樹脂的聚合，提高零件最終力學強度是必不可少的。後固（gù）化時，零件內未固化樹（shù）脂發生聚合反應，體（tǐ）積收縮（suō）產生均（jun1）勻或不均勻形變。

 

與掃描過程中（zhōng）變形不同的是，由於完成掃描之後的零件是由一定間距的層內掃描線（xiàn）相互粘結的薄層疊加而（ér）成，線與線（xiàn）之間、麵與麵之間既有未固化的樹脂，相互之間又存在（zài）收縮應力和約束，以（yǐ）及從加工溫度(一般高於室溫) 冷卻到室溫引起的溫度應力，這些因素都會產生後固化（huà）變形。但已經固化部分對後（hòu）固化變形有約束作用，減緩了後固（gù）化變形。

 

零件在後固化過程（chéng）中也要產生變形，實驗（yàn）測得（dé）零件後固化收縮占總收（shōu）縮量的30%~40%。

 

6、SLA材料的發展

 

（1） SLA複合（hé）材（cái）料

SLA光固化（huà）樹脂中加（jiā）入納米陶瓷粉末、短纖維等，可改變材料強（qiáng）度、耐熱性能等，改（gǎi）變其用途，目前已經有可直接用作工（gōng）具的光固化樹脂；

 

（2） SLA作為載（zǎi）體

SLA光固化零件（jiàn）作為殼體，其（qí）中（zhōng）填加功能性材料，如生物活性物質，高溫下，將SLA燒蝕，製造功能零件。

 

（3） 其（qí）它特殊性能零件，如橡膠（jiāo）彈性材（cái）料。

 

四、3D打印粉（fěn）末燒結成型材料

理論（lùn）上講，所有（yǒu）受熱後能相互粘結（jié）的（de）粉末材料（liào）或表麵覆有熱塑（固）性粘結劑的粉（fěn）末材（cái）料都能用作SLS材料。

 

但（dàn）要真（zhēn）正適合SLS燒結，要求粉末材料有良好的熱塑（固）性，一定的導熱性，粉末經激（jī）光燒結後要有一定的粘結強度；粉末材料的粒度不宜（yí）過大，否則會降低成型件質（zhì）量（liàng）；而且SLS材料還（hái）應有（yǒu）較窄的“軟化-固化”溫度範圍，該溫度範圍較大時，製件的精度會受影響。

 

大體來講，3D打印激光燒結成型工藝對成型材料的基本要求是：

具有良（liáng）好的燒結性（xìng）能，無需（xū）特殊工藝即可快速（sù）精確地成型原型；

對於（yú）直接用作功能零件或模具的原（yuán）型，機械性（xìng）能和物理性能（強度、剛性（xìng）、熱穩定性、導熱性及加（jiā）工性能）要滿足使用要求；

當原型間接使用時，要有利於快速方便的後續處理和加工工序（xù），即與後續工藝的接口性要好。

 

1、蠟粉

 

（1）用途：燒結製作蠟型，精密鑄造金屬零（líng）件。

（2）傳統的熔模精鑄用蠟（烷烴蠟、脂肪酸蠟（là）等），其熔點（diǎn）較低，在60℃左右，燒熔時（shí）間短，燒熔後沒有殘（cán）留物，對熔（róng）模鑄造的適應性好，且成（chéng）本低廉。

（3）但存在以下缺點：

——對溫度敏感，燒結時熔融流動性大，使成型不易（yì）控（kòng）製；

——成型精（jīng）度差，蠟模尺寸誤差（chà）為±0.25mm；

——蠟模強度較低（dī），難以滿足具有精細、複雜結構鑄件的要求；

——粉末的製備十分困難。  

 

2、聚（jù）苯乙烯(PS)、聚碳酸酯、工程塑料(ABS)

 

（1）特點：

聚苯（běn）乙烯(PS)屬於熱塑性樹脂，熔融溫（wēn）度100℃，受熱後可熔化、粘結，冷卻後可以固化成型，而且該材（cái）料吸濕率很小，僅（jǐn）為0.05%，收縮率也較小，其粉（fěn）料經過改性後（hòu），即可作為激光燒結成型用（yòng）材料（liào）。

 

（2）用途：

燒（shāo）結成型件（jiàn）經不同的後處理工藝具有以下功能：第一，結合浸樹脂工藝，進（jìn）一步提高其強度，可作（zuò）為原型（xíng）件及功能零件。第二、經（jīng）浸蠟後處理，可作為精鑄蠟模使用，通過熔模精密鑄造，生產金屬鑄件。

 

3、尼龍粉末（PA）

 

（1）用途：

粉末粒徑小，製作模型精度高（gāo），用於CAD數據驗證；因為具有足夠的強（qiáng）度（dù）可以進行功能驗證。

（2）特點：

燒結溫度—粉末熔融溫度180℃；            

燒結製件不需（xū）要特殊（shū）的後處理，即可以具有49MPa的抗拉（lā）伸強度。

（3）其（qí）它：尼龍粉末燒結快速成型過程中，需（xū）要（yào）較高的（de）預熱溫度，需（xū）要保護氣氛，設備性能要求高。

 

4、覆膜砂粉末、覆膜陶瓷粉末材料

 

（1）覆膜砂

 

與鑄造用覆膜砂類（lèi）似，采用熱固性樹脂，如酚醛樹脂包覆鋯砂(ZrO2)、石英（yīng）砂(SiO2)的（de）方法製得。利用激光燒結方法，製得的原型可以直接當（dāng）作鑄（zhù）造（zào）用（yòng）砂型（xíng）（芯）來製造金（jīn）屬鑄件，其中鋯砂具有更好的鑄造性能，尤其適合於具有複（fù）雜形狀的有色合金鑄件，如鎂、鋁等合金（jīn）的鑄（zhù）造。

材料成（chéng）分：包覆酚醛樹（shù）脂的石英砂或鋯砂，粒度（dù）160目以上；

應用：用於製造砂型鑄造的（de）石英或鋯型（xíng）（芯）；

應用實例：砂型鑄造及型芯（xīn）的製作，適用於單件、小批量砂型（xíng）鑄造金屬鑄件的生產，尤其適合（hé）用於傳統（tǒng）製造技術難以實現的金屬鑄（zhù）件。

 

（2）覆膜陶瓷（cí）粉  

 

與覆膜砂的製作過程類似，被包覆陶瓷（cí）粉可以是（shì）Al2O3、ZrO2和SiC等，激光燒結快速成型（xíng）後，結合後處理工藝（yì），包括脫脂及高溫燒結，可以快捷地製造精密鑄造（zào）用型殼（ké），進而澆注金屬零件。

 

也可以直接製造工程陶瓷製件，燒結後再經熱等靜壓處理，零件最後相對密度高達99.9%，可用於含油軸承等耐磨、耐熱陶瓷零件。

 

5、金屬粉（fěn）末

 

用SLS 製造（zào）金屬功能件的方法有間接法和（hé）直接法，其中間接（jiē）法速（sù）度較快，精度較高，技術最成熟，應（yīng）用（yòng）最廣泛。

 

5.1 間（jiān）接燒結成型：

 

（1）間接燒結成型的原理。用高分子聚合物作為粘結劑。由於聚合物軟化溫度較低，熱塑性較好及粘（zhān）度低，采用包覆（fù）製作工藝，將聚合物（wù）包覆在金屬粉末表麵，或者（zhě）將其與金屬粉末（mò）材料以某種形式混在（zài）一起，在用SLS成型時，激光加熱（rè）使聚合物成為熔（róng）融態，流入金屬粉粒間，將金屬粉末粘結在一起而成型（xíng）。在成型的坯件(green part) 中，既有金屬成分（fèn），又有（yǒu）聚合物成分。坯件（jiàn）還需要進行熱降解（jiě）、二次燒結和滲金屬後（hòu）處理，才能成為（wéi）純金屬件（jiàn）。

 

間接法（fǎ）使用的材料中，結（jié）構材料是金屬，主要是不鏽鋼和鎳粉，聚合物主要是熱塑性材料。

 

熱塑性聚合物材料有兩類，一（yī）類是無定型，另一類是結晶型（xíng）。無（wú）定型材料分子鏈上分子的排列是無序的，如PC材料；結晶型材料分子鏈上分子的排列是有序的，如尼龍(nylon) 材料。這（zhè）兩種熱塑性聚合（hé）物都可以用來作SLS材料中的粘結劑。

 

由於無定型材料和結晶型材料各有不同的熱特性，因此也決定了SLS工藝參數的不同（tóng）。

 

聚合物在成型材料中主要以兩種形式存在（zài），一種是聚合物粉末與金屬粉末的機械混合物，另一種是聚合物均（jun1）勻地覆在金屬粉粒的表麵。將聚合物覆蓋在金屬粉末（mò）表麵的方法有多種，如可將熱塑性材料製成溶液，稀釋（shì）後與粉末混合，攪拌，然後幹燥；還可將聚合物加熱熔化，以霧狀噴出，覆在粉粒表麵。

 

在聚合物（wù）和金屬粉末質量分（fèn）數相同的情況下，覆層粉末燒結後的強度要高於機械混合的材料。

 

目前，應用最多的成型材料主要是覆層金屬粉（fěn）末。

 

（2）間接法燒（shāo）結成型工藝

 

激光燒結。

 

工藝參數：激光功率、掃描速度、掃描間（jiān）距（jù）、粉末預熱溫度。

 

後處理工藝。

 

成型坯（pī）件必須進行後處理才能（néng）成為密實的金（jīn）屬功能件。後處理（lǐ）一（yī）般有三步：降解聚合物、二次燒結和滲金屬。這三個階段可以在同一個加熱爐中進行，保護氣氛為30%的氫氣，70%的氮氣。

降解（jiě）聚合物

 

降解加熱在兩個不同溫度的保溫階段完成，先將坯件加熱到350℃，保溫5h，然後再升溫到450℃，保溫4h。在這兩個溫度段，聚（jù）合物都發生分解，其產物是多種氣（qì）體，通過（guò）加熱爐上的抽風係統將其去除。通（tōng）過降（jiàng）解，98 %以上的聚合物被去（qù）除。

 

二次燒結

 

當聚合物大部分被降解後，金屬粉（fěn）粒（lì）間隻靠殘餘的一點（diǎn）聚合物和金屬粉末間的摩擦力來保（bǎo）持，這個力是很小的。要保持形狀，必須在金屬粉粒間建（jiàn）立新的聯係，這就是（shì）將坯件加熱到更高溫度，通過擴散來建（jiàn）立（lì）聯結。加熱溫度根據材料確定，對RapidSteel110，加熱到約1000℃，保溫8h。

滲（shèn）金屬

 

二次（cì）燒結後的成（chéng）型件是多孔體（tǐ），強度也不高（gāo），提高強度的方法就是滲金屬。熔點較低的金屬熔化後，在毛細力或重力的作用下，通過成（chéng）型件內相互連通的孔洞，填滿成型件內的所有（yǒu）空隙，使成型件成為密（mì）實的金屬件。滲金屬在可控氣氛或真空中進行。在可控氣氛中，必須使滲入金屬單向流動，這樣可（kě）讓連通孔隙中的空氣離開（kāi）成型件；如（rú）多方向（xiàng）滲入，會將（jiāng）成型件中的（de）氣體封在體內，形成氣孔而削弱強度。如（rú）果將成型件（jiàn）置於真空室內滲金屬，由（yóu）於成型（xíng）件內沒有空氣存在，可將成型件浸入液態金屬中，金屬液體從四周同（tóng）時滲入，滲入速度快，時（shí）間短。

 

（3）間接燒（shāo）結快速成型零件工藝（yì）特（tè）點

 

用SLS係統間（jiān）接成（chéng）型金（jīn）屬件，其成型速度較快，可（kě）製造形狀複雜的金屬件，主（zhǔ）要用來（lái）快速製造注塑模和壓鑄（zhù）模。間接法製造金屬件的缺點是製件的精度有限，由於在降（jiàng）解和二次燒結過程之中存在體積的收縮，補償的作用有（yǒu）限；還有後（hòu）處理時間比較長。

 

為解決（jué）這些問題，在以下兩方麵進行（háng）研究：改進粘結劑（jì），滲入非金屬材料，取消降解（jiě）和二次燒結過程，使坯件不通過（guò）加熱，這樣的成型件具有高的精度，製造周期短，成本低，可滿足使用壽命短的模具要求。

 

5.2 直（zhí）接（jiē）燒結成型

 

和間接燒結成型相比，直接燒結成型過程明顯縮短，無需間（jiān）接燒結時（shí）複雜的後處理階段。但必須有較大功率的激光器，以保證直接燒結過程中金屬粉末的直接熔化。

 

因而，直接（jiē）燒結中激光參數的選擇，被燒結金屬粉末材料的熔凝過程控（kòng）製是（shì）燒結成型中的關鍵。激光功率是激光直接燒（shāo）結（jié）工藝中的一個重要影響因素。功率越高（gāo），激光作用範圍內（nèi）能量密度越高，材料熔化越充分，同時燒結過程（chéng）中參與熔（róng）化的（de）材料（liào）就越多，形成的熔池尺寸也就越大，粉末燒結固（gù）化後易生成凸凹不平的燒結層麵，激（jī）光功率高（gāo）到（dào）一（yī）定程度，激光作用區內粉末材料急劇升溫，能量來（lái）不（bú）及擴散（sàn），易造成部（bù）分材料甚至不經（jīng）過熔化階段直接汽化（huà），產生金屬蒸汽。在（zài）激光作用下該部分金屬（shǔ）蒸（zhēng）汽與粉末材料中的空氣一道在激光作用區內匯（huì）聚、膨脹、爆破，形成劇烈的燒結飛濺現象，帶走熔池內及周邊大量金屬，形成（chéng）不連續表麵，嚴重影響燒結工藝的進行（háng），甚至導致燒結無法繼續進行。同時飛濺產物也容易造成燒結過（guò）程的“夾雜”。

 

光斑直徑是激光燒結工藝的另外一個重要影響因素。總的來說，在滿足燒結（jié）基本條（tiáo）件的前提下，光斑直徑越小，熔池的尺寸也就可（kě）以控製得越小，越易在燒（shāo）結過程中形成致密、精細、均勻一致的微觀組織。同時，光斑越細，越容易得（dé）到精度較好的（de）三維空間結（jié）構，但是光斑直徑的減（jiǎn）小（xiǎo），預示著激（jī）光（guāng）作用區內能（néng）量密度（dù）的（de）提高，光斑直徑過小，易引起上（shàng）述（shù）燒結飛濺（jiàn）現（xiàn）象。

 

掃描間隔（gé）是選（xuǎn）擇（zé）性激光燒結（jié）工藝的又一個重要影響因素，它的（de）合理選擇（zé）對形成較好的層麵質量與層間（jiān）結合，提（tí）高燒結效率均有直接影響。同間接工藝一樣，合理的掃描（miáo）間隔應（yīng）保證燒結線間、層麵間有適當重疊。

 

五（wǔ）、3D打印熔融沉積材料

 

FDM材料（liào）可（kě）以是絲狀熱（rè）塑性材料，常用的有（yǒu）蠟、塑料（liào）、尼（ní）龍絲等。首先，FDM材料（liào）要有良好的成絲性；其次，由（yóu）於FDM過程中絲材要經受“固態-液態-固態”的（de）轉變，故要求FDM在相變過程中有（yǒu）良好（hǎo）的化學穩定性，且FDM材料（liào）要有（yǒu）較小的收縮性。

 

對於氣壓式FDM設備，材料可以不要求是絲狀，可以是多種成分的複（fù）合材料（liào）。

 

1、ABS塑料絲

——適（shì）用於料絲自加壓（yā）式送絲噴頭結（jié）構和螺旋擠壓式送絲噴（pēn）頭。

 

2、熔融材料

——各種（zhǒng）可以熔融材料，如蠟（là）、塑料等，適用於加壓融化罐。

——熔融（róng）擠（jǐ）壓噴（pēn）頭工作原理如：

——將所使用熱塑性成型材料裝入熔化罐中（zhōng），利用熔化（huà）罐外壁的加熱圈對（duì）其加（jiā）熱（rè）熔化呈熔融狀態，然後將（jiāng）壓縮機產生的壓縮空氣導入熔化罐中，氣體壓力作用在熔融材料的表麵上迫使材料從下方噴嘴擠出。

 

FDM係統（tǒng）價格和技術（shù）成本低，體積小，無汙（wū）染，能直接做出ABS製件，但生產效率低（dī），精度不高，最終輪廓形狀受到限（xiàn）製。

 

FDM的工（gōng）藝特點（diǎn），可以製作複合材料的（de）快速成型製件，如磁性材料（liào）和塑料粉末經過FDM噴頭成型特（tè）殊形狀的（de）磁（cí）性體，可（kě）以實現各向異性（xìng），各層異性，不同區域不同（tóng）性（xìng）能。這是模具成型所不能實現的（de）。

 

六、疊（dié）層製造（zào）快速成（chéng）型材料

 

LOM原型一般由薄片材料和粘結劑兩部分組成，薄片材料根據對原型（xíng）性能（néng）要求的不同可分為：紙、塑料薄（báo）膜、金屬鉑等。對於（yú）薄片材料要求（qiú）厚薄均勻，力學性能良好並與（yǔ）粘結劑有較好的塗掛性和粘結能（néng）力（lì）。用於LOM的粘（zhān）結劑通常為加有某些特殊添加劑組分（fèn）的熱熔膠。

 

LOM技術成型速（sù）度（dù）快，製造成本（běn）低，成型時無需特意設計支撐，材料價格也較低。但薄壁件、細柱狀件的剝離比較困難，而且由於材料薄（báo）膜厚度有限製，製件表（biǎo）麵（miàn）粗糙，需要繁（fán）瑣的後處理過程。

 

以色列的Object是（shì）掌握最多打印材料的公司。它（tā）已經（jīng）可以使用14種基本材料並在此（cǐ）基礎上混（hún）搭出107種材料，兩種材料的混搭使用、上色也已經是現實。但是（shì），這（zhè）些（xiē）材料種類與人們生活的大千世界裏的材料相比，還相差甚遠。不僅如此，這（zhè）些材料的價格便宜的幾百元一公斤，最貴的要四萬元左右（yòu）。