大神帶你了解幾種最常見的3D打印材料
3D打印，是根據所設計的3D模型，通過3D打印設備逐層增加材料來制造三維產品的技術。這種逐層堆積成形技術又被稱作增材制造。3D打印綜合了數字建模技術、機電控制技術、信息技術、材料科學與化學等諸多領域的前沿技術，是快速成型技術的一種，被譽為“第三次工業革命”的核心技術。
近年來3D打印產業受到了國內外越來越廣泛的關注，將成為下一個具有廣闊發展前景的朝陽產業。而材料是3D打印的物質基礎，也是當前制約3D打印發展的瓶頸，飛哥這里僅簡單介紹當前幾種常見的3D打印材料，大家可以了解了解。
1. 工程塑料
工程塑料指被用做工業零件或外殼材料的工業用塑料，是強度、耐沖擊性、耐熱性、硬度及抗老化性均優的塑料。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、PC類材料、PLA、尼龍類材料等。
ABS材料是FDM熔融沉積造型快速成型工藝常用的熱塑性工程塑料，具有強度高、韌性好、耐沖擊等優點，正常變形溫度超過90℃，可進行機械加工(鉆孔、攻螺紋)、噴漆及電鍍。ABS材料的顏色種類很多，如象牙白、白色、黑色、深灰、紅色、藍色、玫瑰紅色等，在汽車、家電、電子消費品領域有廣泛的應用。
PC材料是真正的熱塑性材料，具備工程塑料的所有特性：高強度、耐高溫、抗沖擊、抗彎曲，可以作為最終零部件使用。使用PC材料制作的樣件，可以直接裝配使用，應用于交通工具及家電行業。PC材料的顏色比較單一，只有白色，但其強度比ABS材料高出60%左右，具備超強的工程材料屬性，廣泛應用于電子消費品、家電、汽車制造、航空航天、醫療器械等領域。
尼龍玻纖是一種白色的粉末，與普通塑料相比，其拉伸強度、彎曲強度有所增強，熱變形溫度以及材料的模量有所提高，材料的收縮率減小，但表面變粗糙，沖擊強度降低。材料熱變形溫度為110℃，主要應用于汽車、家電、電子消費品領域。
2. 光敏樹脂
光敏樹脂即ultraviolet rays(UV)樹脂，由聚合物單體與預聚體組成，其中加有光(紫外光)引發劑(或稱為光敏劑)。在一定波長的紫外光(2500～300nm)照射下能立刻引起聚合反應完成固化。光敏樹脂一般為液態，可用于制作高強度、耐高溫、防水材料。目前，研究光敏材料3D打印技術的主要有美國3Dsystem公司和以色列object公司。常見的光敏樹脂有somos NEXT材料、樹脂somos11122材料、somos19120材料和環氧樹脂。
環氧樹脂是一種便于鑄造的激光快速成型樹脂，它含灰量極低(800℃時的殘留含灰量＜0.01%)，可用于熔融石英和氧化鋁高溫型殼體系，而且不含重金屬銻，可用于制造極其精密的快速鑄造型模。
3. 橡膠類材料
橡膠類材料具備多種級別彈性材料的特征，這些材料所具備的硬度、斷裂伸長率、抗撕裂強度和拉伸強度，使其非常適合于要求防滑或柔軟表面的應用領域。3D打印的橡膠類產品主要有消費類電子產品、醫療設備以及汽車內飾、輪胎、墊片等。
4. 金屬材料
近年來，3D打印技術逐漸應用于實際產品的制造，其中，金屬材料的3D打印技術發展尤其迅速。在國防領域，歐美發達國家非常重視3D打印技術的發展，不惜投入巨資加以研究，而3D打印金屬零部件一直是研究和應用的重點。3D打印所使用的金屬粉末一般要求純凈度高、球形度好、粒徑分布窄、氧含量低。目前，應用于3D打印的金屬粉末材料主要有鈦合金、鈷鉻合金、不銹鋼和鋁合金材料等，此外還有用于打印首飾用的金、銀等貴金屬粉末材料。
鈦是一種重要的結構金屬，鈦合金因具有強度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點而被廣泛用于制作飛機發動機壓氣機部件，以及火箭、導彈和飛機的各種結構件。鈷鉻合金是一種以鈷和鉻為主要成分的高溫合金，它的抗腐蝕性能和機械性能都非常優異，用其制作的零部件強度高、耐高溫。采用3D打印技術制造的鈦合金和鈷鉻合金零部件，強度非常高，尺寸精確，能制作的最小尺寸可達1mm，而且其零部件機械性能優于鍛造工藝。
不銹鋼以其耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質和酸、堿、鹽等化學浸蝕性介質腐蝕而得到廣泛應用。不銹鋼粉末是金屬3D打印經常使用的一類性價比較高的金屬粉末材料。3D打印的不銹鋼模型具有較高的強度，而且適合打印尺寸較大的物品。
5. 陶瓷材料
陶瓷材料具有高強度、高硬度、耐高溫、低密度、化學穩定性好、耐腐蝕等優異特性，在航空航天、汽車、生物等行業有著廣泛的應用。但由于陶瓷材料硬而脆的特點使其加工成形尤其困難，特別是復雜陶瓷件需通過模具來成形。模具加工成本高、開發周期長，難以滿足產品不斷更新的需求。
3D打印用的陶瓷粉末是陶瓷粉末和某一種粘結劑粉末所組成的混合物。由于粘結劑粉末的熔點較低，激光燒結時只是將粘結劑粉末熔化而使陶瓷粉末粘結在一起。在激光燒結之后，需要將陶瓷制品放入到溫控爐中，在較高的溫度下進行后處理。陶瓷粉末和粘結劑粉末的配比會影響到陶瓷零部件的性能。粘結劑份量越多，燒結比較容易，但在后置處理過程中零件收縮比較大，會影響零件的尺寸精度。粘結劑份量少，則不易燒結成形。顆粒的表面形貌及原始尺寸對陶瓷材料的燒結性能非常重要，陶瓷顆粒越小，表面越接近球形，陶瓷層的燒結質量越好。
6. 其他3D打印材料
除了上面介紹的3D打印材料外，目前用到的還有彩色石膏材料、人造骨粉、細胞生物原料以及砂糖等材料。
彩色石膏材料是一種全彩色的3D打印材料，是基于石膏的、易碎、堅固且色彩清晰的材料。基于在粉末介質上逐層打印的成型原理，3D打印成品在處理完畢后，表面可能出現細微的顆粒效果，外觀很像巖石，在曲面表面可能出現細微的年輪狀紋理，因此，多應用于動漫玩偶等領域。
3D打印技術與醫學、組織工程相結合，可制造出藥物、人工器官等用于治療疾病。加拿大目前正在研發“骨骼打印機”，利用類似噴墨打印機的技術，將人造骨粉轉變成精密的骨骼組織。打印機會在骨粉制作的薄膜上噴灑一種酸性藥劑，使薄膜變得更堅硬。
美國賓夕法尼亞大學打印出來的鮮肉，是先用實驗室培養出的細胞介質，生成類似鮮肉的代替物質，以水基溶膠為粘合劑，再配合特殊的糖分子制成。食品材料方面，目前，砂糖3D打印機candyfab4000可通過噴射加熱過的砂糖，直接做出具有各種形狀，美觀又美味的甜品。還有現在流行的巧克力打印機，更吸引眼球。
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