3D Printing Materials: Types, Applications, and Properties in 2023 — Nexa3D

3D Printing Materials: Types, Applications, and Properties in 2023 - Nexa3D 3d печать
3d printing best material

3D Printing Materials: Types, Applications, and Properties in 2023

Маделин Хоган — опытный писатель, специализирующийся на 3D printing промышленности, особенно в области смол. 3D printing . Она знает, как ей удалось опубликовать несколько статей о последних разработках и тенденциях в этой области. 3D printing Технология. Глубокие знания и увлеченность Хоган. 3D printing Они делают ее авторитетом в этой отрасли.

Последние сообщения Маделин Хоган (см. все)

  • Инструменты для 3D-печати: [ 2023 ] — November 24, 2023
  • Скоординированная 3D-печать: [ 2023 ] — November 16, 2023
  • Оборудование для 3D-печати: [ 2023 ] — November 8, 2023

Прототипирование или нет. 3D printing material Нам нужна ваша работа.

Есть несколько категорий 3D printing materials включая пластик, металлы и сложные полимеры. Каждая из этих категорий содержит ряд различных категорий. material types used in each 3D printing method.

В этой статье рассматриваются некоторые из наиболее распространенных. 3D printing materials , their properties , and 3D printing applications .

3D Printing Material Types

Существует четыре основные категории 3D printing materials . These include:

1. пластиковые материалы

3d printing materials example

Пластмассы — одна из самых распространенных 3D printing materials . Термопластичные материалы особенно велики 3D printing material размягчаются при нагревании и возвращаются в твердую форму при охлаждении, что делает их идеальными для плавления и экструзии в пыль. 3D printing technologies

These materials Представляют собой широкий спектр различных properties выносливость, гибкость и термостойкость. Примеры термопластичных материалов включают.

  • ABS (акрилонитрил-бутадиен-стеллин): ABS: ABS — это доступная по цене пряжа с хорошей ударопрочностью и устойчивостью к трению. Часто используется в автомобильных аксессуарах, строительстве, монтаже и электронных корпусах благодаря своей химической стойкости.
  • PLA: PLA — это биоразлагаемый пластик, изготовленный из возобновляемых источников, таких как ферментированный растительный крахмал. На сегодняшний день является самым распространенным. material Используется благодаря простоте применения и низкой стоимости; PLA минимально расширяется и сжимается при нагревании и охлаждении.
  • ПЭТГ (гликолевый полиэтилен): ПЭТГ известен своей высокой химической прочностью и хорошей термической стабильностью. Этот безопасный пищевой продукт может использоваться для изготовления material ПЭТ-бутылок, защитных компонентов и для производства пищевой тары.
  • TPU (полиуретановый термопластик): TPU — гибкий. material Он может растягиваться и сгибаться, не ломаясь.TPU используется для создания добавок и других медицинских устройств, требующих такой гибкости, а также потребительских товаров и оригинальных гибких компонентов.
  • Нейлон: нейлон — это прочный, гибкий термопластичный пластик, который позволяет создавать оригинальные и функциональные компоненты, используемые в жестких условиях, требующих химической прочности и отличных механических характеристик.
  • Peek (Polyeethetic Ethereal Beat): Peek: Peek известен своей хорошей химической, термической и механической стойкостью. В основном он используется в машиностроении, автомобилестроении и медицинской промышленности.
  • ПВА (поливиниловый спирт): этот термопласт растворим в воде и часто используется в качестве скобы material .

Технология 3D-печати с использованием пластиков

Here are a few 3D printing Методы с использованием пластиков materials :

  • SLS (Selective Laser Fire Burning): в SLS используется лазер CO2 для выбора частиц пластикового порошка, из которых получаются прочные и сложные детали. В этом процессе обычно используются нейлоновые порошки, такие как PA 6, PA 11, PA 12, а также некоторые порошки TPU и полипропилена.
  • FDM (fused deposition modelling): FDM или FFF (fused filament manufacturing) — это форма of material extrusion 3D printing . многих термопластичных материалов. materials Они выпускаются в виде пряжи, а для изготовления пряжи часто используются такие распространенные термопластичные пресс-формы, как ABS, PC, PA 12, Peek, PPSU.

2. металлические материалы

3d printing materials example

Metals 3D printed . Image credit: AssemblyMag.

Metal 3D printing Для обработки металлических частиц используется лазерный или электронный луч высокой мощности. В результате этого процесса образуются металлические объекты, которые свариваются или привариваются к металлу или металлической пыли до полного соединения.

Here are some materials used in metal 3D printing :

  • Медь: высокая теплопроводность меди делает его отличным material for metal 3D printing . Часто используется в электроприборах, строительных компонентах и телекоммуникационных антеннах.
  • Нержавеющая сталь: нержавеющая сталь: нержавеющая сталь устойчива к коррозии и выдерживает высокие температуры. Из нее можно создавать аксессуары, способные выживать в жестких условиях.
  • Титан: титан — прочный, легкий металл, широко используемый в медицинской и аэрокосмической промышленности. Подходит для. 3D printing Он достаточно прочен, чтобы выдержать вес протеза, но при этом достаточно легок, чтобы не причинять дискомфорта пользователю. Его биосовместимость также делает его пригодным для использования в человеческом теле.
  • Incenel®625: Подобно нержавеющей стали и титану, Incenel®625 обладает высокой прочностью, отличной коррозионной стойкостью и выдерживает высокие температуры. Используется в различных отраслях промышленности applications таких отраслях, как судостроение и аэрокосмическая промышленность.
  • Инструментальные стали: инструментальные стали широко используются в металлообработке. 3D printing Благодаря своей высокой жестокости, устойчивости к усугублению и упругости они могут выдерживать высокие printing температуры после обработки без деформации и разрушения. Они также могут противостоять термическим и механическим нагрузкам, не трескаясь и не ломаясь. Они широко используются в производстве режущих инструментов, печатей и пресс-форм.

Технология 3D-печати с использованием металла

These 3D printing В методах может использоваться металл materials :

  • Пыль: эта технология работает путем плавления и скрепления слоев металлической пыли для создания объектов. Процесс начинается с равномерного распределения металла по платформе, и платформа приподнимается с каждым новым слоем. Далее происходит расплавление и сплавление металлической пыли с помощью лазера или электронного луча. Лазерный или электронный луч направляется системой компьютерного управления и направляется точно в то место, где должно происходить плавление и сплавление. По мере расплавления и сплавления металлическая пыль застывает и прикрепляется к предыдущему слою. Этот процесс повторяется до тех пор, пока вся деталь не образует слой матраса.
  • Связующий материал: процесс создания связующего материала начинается с укладки металлической пыли. Пыль равномерно распределяется по всей площади конструкции. the print Головка перемещается перед пылесборником и запускает в пыль связующее вещество. Соединительные коэффициенты сваривают частицы пыли между собой и формируют форму детали. Затем деталь проходит процесс обжига. Здесь связанная металлическая пыль сгорает вместе, образуя окончательный металлический аксессуар.
  • Прямой огонь — лазерный огонь (DMLS): DMLS: DMLS использует мощный лазер для сплавления мелких металлических частиц для создания объектов. Как и в случае со склеенными материалами, процесс DMLS начинается со слоя металлической пыли, равномерно распределенного по строительной платформе. Затем пыль выборочно обрабатывается мощным лазером в соответствии с инструкциями в файле CAD. Лазер расплавляет металлическую пыль и сплавляет ее с находящейся под ней пылью, создавая компактный слой.
  • Направленное энергетическое осаждение: мгновенное энергетическое осаждение используется так же, как и principle плавление пыли, но вместо плавления material В существующих пылевых слоях пыль (или, в других случаях, проволока) одновременно прогоняется через сопло и сплавляется с помощью лазера, электронного луча или плазменной струи. The print Затем он прикладывает селективную энергию к пыли или проволоке, сплавляет их и помещает на строительную платформу.

3. фотополимеры

3d printing materials example

Resin 3D printing Функции с помощью nexa3d xip.

Фотополимеры, или термореактивные материалы, — это полимеры, которые materials whose qualities and properties изменяются под воздействием источника света. Свет изменяет структуру фотополимера, вызывая реакции, которые изменяют его механическую и химическую структуру.

Фотополимеры более гибкие, чем другие. materials Из них можно создавать предметы, отвечающие самым разным требованиям. Они используются для различных 3D printing процедур, особенно после появления технологии 3D-стереолитографии (SLA). Известны тем, что обеспечивают превосходную отделку поверхности

Фотополимеры можно использовать в смолах и нитях 3D printers . Смолы обычно изготавливаются из полимеров, таких как акрилы, и смешиваются с фотоинициатором. При воздействии света фотоинициатор вызывает полимеризацию и застывание смолы. Филаменты — это пластики, которые формуются в тонкие нити и расплавляются для создания желаемой формы изделия.

Технология 3D-печати с использованием фотополимеров/термокомпозитов

Фотополимеры часто используются в следующих областях

  • SLA (световая поверхностная литография): SLA 3D printing Лазер используется для послойного отверждения фотополимерной смолы. Лазерный луч фокусируется на небольшом участке на поверхности смолы для выборочного отверждения смолы. Лазерный луч движется по поверхности смолы по заранее заданной траектории, отверждая слой за слоем, пока 3D-модель не будет готова.
  • Цифровая обработка света: DLP использует свет для отверждения светочувствительных смол — аналогично технологии SLA, но вместо лазера DLP использует ЖК-экран или проектор для проецирования изображения каждого слоя, которое отверждается под воздействием света. Проектор проецирует изображение в поперечном сечении, в результате чего получается весь слой сразу, printing весь слой сразу. Это обеспечивает более высокую скорость. printing Это значительное усовершенствование по сравнению с предыдущим SLA. 3D printers Источник проекции может использоваться как один источник проекции. Однако, поскольку имеется только один источник проекции, изображение может искажаться, а качество сборки может быть неравномерным.
  • mSLA (светоформирование с маской): mSLA позволяет получить prints mSLA обеспечивает высочайшую чистоту поверхности и отлично подходит для сложных геометрических форм. В этой технологии используется не лазер или одна точка проецирования, а массив светодиодов. Массив светодиодов проецирует свет через ЖК-панель, которая покрывает необходимые пиксели. printing Свет проходит только через необходимые пиксели. В результате полимеризация происходит только в незамаскированных областях.
  • PolyJet: в этом процессе используются фотополимерные порошковые смолы. Эти смолы слой за слоем распыляются на платформу и отверждаются под воздействием света, создавая трехмерный объект.

The Nexa3D printers При этом используется технология светоотверждения с подслоем смазки (LSPc) — запатентованный вариант технологии mSLA. Эта технология сочетает в себе оптические массивы с интерференционными слоями оптических линз, что обеспечивает равномерность освещения на очень высоких скоростях. Запатентованная самосмазывающаяся пленка Everlast 2 устраняет силы между компонентами. printed Таким образом, отпадает необходимость в быстром print без ущерба для скорости. the print Качество или обработка поверхности.

Максимальное использование нашей сверхбыстрой технологии LSPc возможно благодаря широкому ассортименту полностью проверенных смол. materials И разработана для обеспечения беспрецедентного сервиса. print Она учитывает не только скорость, но и характеристики заготовки, необходимые для оптимальных механических характеристик.

Хотите познакомиться с этой технологией поближе?

4. сложные материалы

3d printing materials example

Composite materials Сочетание двух или более различных комбинаций. materials to create a new material with improved properties . Composite materials Из них можно получить комплектующие для повышения выносливости, жесткости или тепло- и электропроводности.

Существует несколько композитных материалов materials доступных. Вот некоторые из них

  • Углеродные волокна: углеродные волокна прочные и жесткие, что делает их идеальными для тяжелых грузов, которые должны выдерживать большие нагрузки. Углеродные волокна также очень легкие и подходят for applications особенно в машиностроении, где вес имеет большое значение.
  • Кевлар: это относительно новый композитный материал. material Он известен своей высокой прочностью, долговечностью и термостойкостью. Он используется в производстве пуленепробиваемых жилетов, шин и других компонентов конечного использования.
  • Волокно: как уголь и кевлар, стекловолокно известно своей высокой прочностью и жесткостью. Его можно комбинировать с пластиком и другими материалами materials для создания более прочных, но гибких аксессуаров.

Технология 3D-печати с использованием сложных материалов

Here are some 3D printing Методы, использующие сложные материалы:

  • FDM: сложные материалы очень распространены в FDM 3D printing поскольку базовые термопластики легко смешиваются с композитными материалами. materials Одним из преимуществ FDM является то, что его можно использовать to print composite materials с высокой степенью точности. Однако, the print качество ниже, чем при использовании других методов.
  • SLS: In SLS 3D printing Производители обычно используют нейлон material для сложных порошков SLS. Этот процесс похож на FDM, но в нем используются лазеры для обжига (т. е. удержания) materials вместе. Это позволяет for printing сложные формы и структуры, которые трудно или невозможно to print при использовании FDM. Композитные материалы materials SLS включает нейлон с наполнителем из углеродных волокон, минеральные волокна, алюминиевые или стеклянные шарики.

5. порошок

3d printing materials example

Powder-based 3D printing material . Image Credit: 3D printing industry.

В некоторой степени это пыль. 3D printing material подкатегория, так как обычно изготавливается из минералов, термопластов или керамики. 3D printer Пыль создается путем равномерного расплавления или распыления жидкого связующего материала на строительную платформу до достижения необходимой толщины.

Наиболее распространенные виды пыли materials used for 3D printing are:

  • Полиамиды: нейлоновые полиамиды прочны и долговечны. Они обеспечивают высокий уровень детализации и часто используются для стыков и взаимосвязанных компонентов. Например, нейлоны PA11 и PA12 обладают высокой химической стойкостью и отличным разрешением.
  • Полипропилен: полипропилен — это полимерный термопластичный полимер, изготовленный из комбинации одностороннего пропилена. Он полупрочный и легкий. material Обеспечивает постоянную тепло- и ударопрочность, но имеет скользкую поверхность, с которой бывает трудно обращаться.
  • ТПУ: полиуретановые термопласты — это разнообразные полимеры, сочетающие в себе the properties термопласты и шины. Идеально подходит для изготовления аксессуаров конечного использования, функциональных прототипов, идейных моделей и нестандартных компонентов.

Технология 3D-печати с использованием пыли

Here are some 3D printing Порошковая технология:.

  • Сплавление на основе порошка
  • Многоструйная плавка (MJF): MJF: MJF — это метод на основе порошка. 3D printing Метод, использующий несколько струй для нанесения мелких капель жидкости на слой порошка. Капли соединяют частицы пыли слой за слоем, создавая трехмерный объект.

3D Printing Materials by 3D Printer Technology

Now, we’ll split up materials based on the 3D printing method.

1. SLA 3D-печать

In SLA 3D printing SLA использует лазер для послойного отверждения фотополимерной смолы, пока не будет создан дизайн. 3D printers Часто используются фотополимерные смолы.

2. mSLA 3D-печать

3d printing materials example

mSLA 3D printers are resin 3D printers подразумевает использование большого количества смол materials для конкретных целей. or application .

Все ведущие бренды разрабатывают смолы. 3D printing У технологии также есть своя own materials экосистемы. Например, Nexa3D предлагает целый ряд смол для mSLA 3D printer включая ПП-подобные, АБС-подобные и функциональные материалы инженерного класса. materials , as well as materials разработанные для производства высокотемпературных компонентов.

Nexa3D — одна из компаний, поддерживающих открытые системы. materials program. Its open materials Платформа позволяет пользователям использовать свою собственную платформу. materials А также разработанные и проверенные партнерами и сторонними производителями, as materials Разрабатывается и утверждается самими пользователями.

3. 3D-печать FDM

FDM or FFF printers Использование термопластичной нити to print Объект. Некоторые нити включают.

4. SLS 3D-печать

3d printing materials example

При селективном лазерном спекании в основном используются нейлон, полипропилен, ТПУ и ПЭКК. materials .

However, SLS 3D printers А также Nexa3D QLS 820. 3D print with other materials . Благодаря широкому диапазону рабочих температур, инертной атмосфере обработки и платформе с открытым исходным кодом, can print PA12, PA11 и полипропилен, а также алюминий, стекло и нейлон с волокнистым наполнителем.

3D Printing Material FAQs

What do 3D printing materials cost?

3D printing material Цены варьируются. Например, цены на пластиковую пряжу варьируются от 10 до 100 долларов США за килограмм, при этом большинство из них — от 20 до 50 долларов США за килограмм.

Цены на смолу варьируются от 30 до 500 долларов США за литр, при этом большинство смол стоит от 50 до 200 долларов США за литр. Однако цены на смолу колеблются как минимум между двумя уровнями. printing Смолы обеспечивают наилучшее качество. prints Если быстрее, то это стоит вложений.

Metal 3D printing Может быть одной из самых дорогих форм. 3D printing , with materials От 400 долларов за килограмм для нержавеющей стали до более 800 долларов за килограмм для титана.

Что является самым распространенным? 3D printing material ?

The most common 3D printing material Это пластик. Пластмасса. material Он бывает разных видов, включая смолу и нити.

Какой из них самый прочный? 3D printing material ?

Прочность — очень относительное понятие. to material performance. A 3D printed materials Прочность зависит от ударной вязкости, прочности на разрыв и модуля упругости при растяжении.

Термопластичный поликарбонат, например, известен своей огромной прочностью на разрыв. Он обладает высоким модулем упругости и может быть очень жестким material for 3D printing -Но это также означает, что он может стать хрупким при низкой силе удара: прочность на разрыв у TPU очень низкая, но его гибкость обеспечивает высокий уровень ударопрочности. Это означает, что он может сильнее изгибаться и поглощать больше ударов, не ломаясь.

Большинство высокоэффективных полимеров обладают стабильным сочетанием ударной прочности и прочности на растяжение.

What is the best 3D printing material ?

The best 3D printing material В зависимости от конечного продукта, 3D printing используемой технологии. Однако фотополимерные смолы становятся все более распространенным выбором, поскольку они обеспечивают более высокое качество обработки поверхности, точность и аккуратность по сравнению с другими. materials .

Эти смолы способствуют быстрому изготовлению функциональных прототипов и компонентов профессионалами. 3D printers Например, серии XiP и NXE Pro от Nexa3D.

Вы готовы испытать эти возможности! 3D printing materials in real life?

Хотите продолжить знакомство с 3D printing materials ?

Download our latest 3D printing material Более подробный обзор самых популярных 3D printing materials in 2023 .

Оцените статью