3D打印技术的演进与材料发展密不可分。FDM(熔融沉积成型)作为应用最广泛的3D打印技术之一,其材料选择直接影响打印效果与应用场景。本文将详细介绍FDM技术中最常用的六类3D打印材料。
一、工程塑料:PLA与ABS
PLA(聚乳酸)是3D打印爱好者最常用的材料之一。这种可生物降解的热塑性塑料以玉米、甜菜、木薯或甘蔗等可再生资源为原料制成,相比其他塑料更具环保性,甚至被称作“绿色塑料”。
PLA的另一优势是打印时几乎无异味,安全性较高,适合家庭或教室环境使用。其冷却收缩率低于ABS,即便打印机未配备加热平台也能顺利完成打印。
ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)是FDM打印中仅次于PLA的常用材料。这种热塑性塑料凭借价格低廉、经久耐用、弹性良好、质量轻便且易于挤出的特性,成为3D打印的理想选择,乐高玩具便采用此材料制成。
但ABS也存在明显短板:其一,熔点较高(210°C-250°C),打印时需对平台加热以防止首层冷却过快导致翘曲;其二,打印过程中释放的有毒物质远超PLA,需在通风良好的环境中操作,或选择配备封闭机箱与空气净化装置的打印机。
二、TPE/TPU柔性材料
在商业领域,TPE常用于制造汽车零部件、家电配件、医疗用品、鞋底、手机壳及腕带等产品。其中,采用聚氨酯材质的TPU柔性材料能够打造出延展性极佳的物体,但打印过程中对材料进给的控制难度较高,尤其对于采用远端送料系统的3D打印机而言,柔性材料的顺畅输送更具挑战性。
三、木质质感材料
木质材料通过将竹子、桦木、雪松、樱桃木等木质纤维与PLA混合制成,可打印出触感接近真实木材的模型。不过需注意,木质纤维的加入会降低材料的柔韧性与拉伸强度。
四、金属质感PLA/ABS材料
此类材料由PLA或ABS与金属粉末(如青铜、黄铜、铝、不锈钢)混合而成,经抛光处理后,模型在视觉上可呈现出金属材质的质感。由于金属粉末的加入,此类线材的重量明显超过普通PLA或ABS,手感更接近金属而非塑料。
五、碳纤维复合材料
碳纤维材料通过将细碎碳纤维与基础塑料混合,显著提升了打印件的刚性、结构强度及层间附着力,但材料成本也随之大幅增加。由于碳纤维的研磨特性,即便经过精细处理,打印过程中仍会加速喷嘴磨损,尤其是黄铜等软金属喷嘴,在打印约500克材料后,喷嘴直径便可能出现明显扩大,需及时更换。
六、夜光材料
夜光材料通过在PLA或ABS中添加荧光剂制成,经约15分钟光源照射后,在黑暗环境中可发出绿色、蓝色、红色、粉色、黄色或橙色等不同颜色的光芒,打造出独特的发光效果。
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