3D打印塑料材料的类型特性工艺适配与应用场景有哪些

    塑料是一种由合成或半合成化合物制成的可延展材料，具备形状改变能力。市场上多数塑料为完全合成制品，通常以石油基化学品为原料。随着环保意识提升，由聚乳酸（PLA）等可再生材料制成的塑料正逐渐普及。凭借低成本、易加工、多功能及防水特性，塑料在3D打印等领域得到广泛应用。

    如您所知，熔融沉积建模（FDM）作为最主流且经济的3D打印工艺，通过挤出塑料丝材逐层构建零件。但该技术的精度与选择性激光烧结（SLS，使用塑料粉末）或立体光固化（SLA，使用塑料树脂）存在差异。塑料在FDM工艺中多用于原型制作，而工业级或终端使用场景，制造商更倾向选择SLS（塑料粉末）或SLA（塑料树脂）技术以获得更高精度与零件质量。此外，材料喷射与多射流融合工艺也可用于塑料3D打印。

    可用塑料材料概览

    塑料丝材或粉末需熔化后逐层成型，树脂材料则需固化形成物体。不同形态的塑料需适配特定3D打印设置，并赋予零件差异化性能。以下为常用3D打印塑料材料指南：

    ABS

    丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）是工业领域最常用的塑料之一，作为乐高积木的标志性材料，广泛应用于汽车车身、家电外壳及屋顶构件。作为热塑性塑料，其聚丁二烯基弹性体结构赋予材料柔韧性与抗冲击性。ABS主要适用于FDM工艺，因此兼容大多数桌面级3D打印机，同时提供树脂形态以适配SLA或材料喷射工艺。

    ABS打印温度范围为160-230℃，可耐受-20℃至80℃的温度跨度。除高耐候性外，该材料还具备可抛光、可重复使用及化学焊接（丙酮处理）特性。但需注意，ABS不可生物降解，且打印过程中因热收缩需加热构建平台，建议使用封闭式打印机以减少颗粒排放。

    PLA

    与ABS不同，聚乳酸（PLA）由玉米淀粉等可再生原料制成，具备生物降解性。其核心优势在于3D打印时低收缩率，因此无需加热打印床。打印温度建议控制在190-230℃之间。

    PLA因高冷却硬化速率导致后处理难度较高，且与水接触易引发损坏或变色。尽管如此，该材料仍是FDM工艺的常用选择，尤其以半透明形态及丰富色彩见长。

    ASA

    丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯（ASA）与ABS特性相近，但具备更优的抗紫外线能力。打印时可能存在工艺复杂性，建议使用加热打印床。其打印参数与ABS高度相似，但需注意苯乙烯排放问题，推荐在封闭式打印机或户外环境操作。ASA打印件稳定性与耐久性突出。

    PET

    聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）常见于一次性塑料瓶，是食品接触级材料的理想选择。该材料呈半刚性，具备良好耐候性，最佳打印温度需达到75-90℃。PET以半透明丝材形式销售，包含PETG、PETE、PETT等变体。其优势在于打印无气味且100%可回收。

    PETG

    PETG（乙二醇改性聚酯）是增材制造市场的热门热塑性塑料，兼具PLA的打印易用性与ABS的弹性。作为非晶态塑料，其化学成分与PET一致，但通过添加乙二醇降低脆性。PETG为100%可回收材料，在3D打印中以简单性与功能性平衡著称。

    聚碳酸酯（PC）

    聚碳酸酯（PC）是专为技术应用开发的高耐用性材料，可耐受150℃高温不变形。但PC易吸湿，需存放在密闭容器中以维持性能与抗压强度。该材料在3D打印领域以高强度与透明度备受青睐，密度显著低于玻璃，适用于光学可见部件、防护屏及装饰物设计。

    高性能塑料（PEEK、PEKK、ULTEM）

    3D打印技术演进推动了对新型材料的研发，高性能丝材（如PEEK、PEKK、ULTEM）应运而生。这类材料属于聚芳醚酮（PAEK）与聚醚酰亚胺（PEI）家族，具备接近金属的机械性能与耐热性，同时重量更轻。其特性使其在航空、汽车及医疗领域具有高度吸引力。

    高性能塑料可通过FDM工艺打印，但需配备230℃以上加热床、350℃挤出机及封闭式打印腔体。目前约65%的高性能塑料采用FDM技术，同时也可提供SLS兼容粉末形态。

    聚丙烯（PP）

    聚丙烯（PP）广泛应用于汽车制造、纺织行业及日常用品生产，以耐磨性、抗冲击性、相对硬度与柔韧性著称。但材料耐低温性较差，且对紫外线敏感，可能引发膨胀问题。

    复合材料

    复合材料在生产轻质高强零件方面优势显著，通过添加纤维（如碳纤维、玻璃纤维或凯夫拉纤维）增强性能。纤维类型分短切（长度＜1mm，混合尼龙、ABS或PLA）与连续纤维两种，前者提升零件刚度与耐久性，后者实现完整纤维增强。

    混合材料

    混合材料通过将PLA等基材与粉末（如竹子、软木、木材）混合，赋予丝材特殊颜色或表面质感。这类材料通常由70%基材与30%添加剂组成，可模拟有机纹理。此外，部分工艺（如Colorfabb、BASF方案）通过FDM技术实现金属质感打印，提供铜、青铜、银等多种颜色选择。

    可溶性物质

    可溶材料用于制造后处理溶解的支撑结构，常见类型包括高抗冲聚苯乙烯（HIPS，与柠檬烯相容）与聚醋酸乙烯酯（PVA，与水相容，最高70℃）。水溶性BVOH丝材近年来在双挤出机打印机中逐渐普及，其溶解度优于PVA。

    柔性材料

    柔性丝材（如TPE、TPU）在3D打印市场占比提升，可生产延展性零件。这类材料打印性能与PLA相近，但刚度差异显著，需注意与挤出机兼容性以避免喷嘴堵塞。

    聚酰胺（PA）

    聚酰胺（PA）通常通过选择性激光烧结（SLS）工艺由白色粉末状颗粒制成，部分变体可适配FDM丝材。其生物相容性使其可用于食品接触部件（酒精类食品除外）。

    聚酰胺为半结晶结构，兼具化学稳定性、机械性能平衡，表现刚性、柔韧性及抗冲击性。这些特性使其在齿轮、航空航天部件、汽车零件、机器人结构、医疗假肢及注塑模具等领域广泛应用。

    铝化物

    铝化物通过SLS工艺由聚酰胺与铝粉混合制成，表面呈微孔颗粒状，具备高强度与耐温性（可达172℃）。但需后处理（如研磨、涂层或铣削）以优化表面质量，适用于复杂模型、设计零件或功能性原型的小批量生产，几何限制极小。