塑料材料作為工業(yè)級3D打印領域最常用的耗材,幾乎覆蓋了從日常消費品到工業(yè)級零件的所有需求。無論是學生的手工作業(yè)、設計師的概念模型,還是工廠里的功能部件,塑料材料都能以多樣化的特性滿足不同場景的挑戰(zhàn)。
一、PLA(聚乳酸)
PLA,也就是聚乳酸,是從玉米淀粉、木薯根或甘蔗這些植物資源里提取出來的熱塑性塑料,這是環(huán)保主義者的首選。因其170-180°C的低熔點特性,成為入門級3D打印機的絕配。教學實驗室里隨處可見PLA打印的立體解剖模型,設計師們則偏愛用它制作細節(jié)精度達0.1mm的手辦原型。不過要特別注意,超過60°C的環(huán)境就會讓PLA制品軟化變形,應避免在高溫環(huán)境下適用。
二、ABS(丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯)
汽車行業(yè)對ABS可謂情有獨鐘,從儀表盤卡扣到進氣格柵,隨處可見這種材料的蹤影。其秘密在于高達40MPa的抗沖擊強度——相當于能承受3噸重的瞬時壓力。但加工時需要配備100°C恒溫平臺,否則邊緣翹曲可達2-3mm。ABS在打印過程中會釋放出微顆粒,對人體健康有一定影響,因此需要在通風良好的環(huán)境中進行打印操作。
三、PETG(聚對苯二甲酸乙二醇酯改性)
PETG是一種非結晶性共聚酯,兼具PLA的易用性和ABS的強度,同時具有高透明度和耐化學腐蝕性。它在PET的基礎上,通過用1,4-環(huán)己烷二甲醇(CHDM)部分取代乙二醇,有效預防了結晶化現象,從而改善了材料的加工制造性能和透明度。食品包裝企業(yè)則看中它耐受酸堿的特性,用PETG打印的調味瓶能完好保存pH值3.5的醋液長達18個月。
四、TPU(熱塑性聚氨酯)
TPU(熱塑性聚氨酯)是一種彈性體材料,具有出色的柔性和耐磨性,其硬度范圍通常在85A-95A之間,能夠在受力時發(fā)生較大的形變,并且在去除外力后迅速恢復原狀。工業(yè)領域更將其耐磨性發(fā)揮到極致,汽車廠用TPU打印的輸油管接頭,在模擬測試中承受了超過50萬次彎折仍保持密封。但要注意,這類材料對擠出機精度要求極高,0.02mm的噴嘴偏差就會導致層間粘接失效。
五、工程塑料
工程塑料如尼龍、PC和PEEK,以其高強度、耐高溫和耐腐蝕性,成為工業(yè)級3D打印的首選。以聯泰科技(UnionTech)為代表的工業(yè)級3D打印設備制造商,通過自主研發(fā)的光固化(SLA)和選擇性激光燒結(SLS)技術,為工程塑料的高精度成型提供了核心支持,可滿足航空航天領域對PEEK材料復雜結構件的整體成型需求。
尼龍(PA)通過碳纖維增強的尼龍復合材料,拉伸強度可達150MPa,用于齒輪箱等傳動部件的直接制造,相較金屬部件減重30%。醫(yī)療領域應用玻纖增強尼龍打印骨科外固定支具,透氣性與傳統石膏相比提升60%。
聚碳酸酯(PC)熱變形溫度達135°C,透光率88%,用于汽車LED大燈透鏡的一體化成型,耐候性測試通過3000小時氙燈老化實驗。防彈級別PC材料制成的安全護目鏡,可抵御6mm鋼珠在15m/s速度下的沖擊。
聚醚醚酮(PEEK)在260°C環(huán)境下仍保持80MPa拉伸強度,用于航空發(fā)動機傳感器支架的耐高溫打印。醫(yī)療級PEEK材料通過ISO 10993生物相容性認證,可制造長期植入的顱骨修復體。
光固化3D打印主要應用到的材料包括光敏樹脂,如類工程塑料、類陶瓷材料及類橡膠材料等。 聯泰科技UnionTech作為全球3D打印企業(yè),致力于根據行業(yè)客戶不同的需求提供材料性能相對應的產品, 包括在成本、外觀、細節(jié)、力學特性、機械性能、化學穩(wěn)定性以及特殊應用環(huán)境等方面均可滿足用戶需求。
當前,3D打印塑料材料已形成從通用型到特種化的完整體系。隨著材料改性技術的進步,未來可能出現自修復、導電等智能型打印材料,進一步拓展增材制造技術的應用邊界。工業(yè)界需持續(xù)關注材料性能數據庫建設與工藝參數優(yōu)化,以實現更高精度與可靠性的制造輸出。