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【智IN百科】干货分享 - 3D打印材料您选对了吗?

INTAMSYS INTAMSYS 远铸智能 2023-03-15



大家好,我是智IN百科的小远,INTAMSYS正式推出智IN百科以后小远会跟大家分享在3D打印过程中遇到的各种问题和挑战,如果您有任何关于工业级3D打印的问题可以随时留言,INTAMSYS团队会非常乐意分享我们的3D打印经验给大家!


本期分享

今天我们分享一点干货,FDM 打印的时候您该如何选择正确的打印材料呢?



在选择用于FDM的热塑性材料时,其许多特性会影响到零件的打印效果和打印部件的最终性能。热塑性材料打印效果好坏的相关特性包括熔化温度(Tm)玻璃化转移温度(Tg)热膨胀系数(CTE)。熔化温度会影响挤出机打印材料所需的温度,Tg和CTE与打印过程中产生的热应力有关,热应力会影响打印件的附着力。
 
面对纷繁多样的3D打印材料,您是否已经眼花缭乱,不知如何下手呢,3D打印材料对于3D打印的重要性不言而喻!今天我们分享一点干货,FDM 打印的时候您该如何选择正确的打印材料呢?我们从以下几个因素进行分析,这样你就知道该如何选择正确的3D打印材料。


01使用场景


从原型到小批量生产都有可能用3D打印件来满足某些特定的需求,不同的阶段对于成型材料要求不同,快速成型打印件对强度、刚度、耐潮湿性、热稳定性能有要求,便于后续处理工艺;测试型打印件对成型后的强度、刚度、耐温性、抗蚀性有一定的要求;功能零件则要求较好的力学和化学性能。


02线材的颜色

线材的颜色是通过添加染料形成, 染料会改变材料的属性,一般来说通常是推荐浅色,因为他们的属性是最不受影响,大多数材料都有一个“自然”的颜色没有染料,它通常提供了最好的性能。


03线材的规格

大部分线材在直径上有1.75mm2.85mm规格可选,3mm的也有不过基本上不太常用。各个规格都是可以选择的,这个需要根据所使用的3D打印设备进行匹配。一般远端送丝的3D打印设备多采用2.85mm规格的打印丝材,近端送丝的打印机多采用1.75mm规格的打印丝材。理论上1.75mm规格的打印丝材进料的精准度和可控性会更高,所用使用的最多。


043D打印设备的喷头

喷头的材质会影响到打印线材的类型,黄铜喷嘴是最广泛的,并被用于3D打印常见的材料。如果您希望使用PEEK等高温材料,黄铜喷嘴无法满足,最好选用耐高温的铜合金喷嘴。如果您希望使用腐蚀性的材料,最好分别选用不锈钢喷嘴;如果您希望使用含有碳纤维、玻璃纤维或磨料的材料,最好分别选用加硬钢喷嘴,甚至红宝石喷嘴。



043D打印的温度

3D打印工艺中有几个关键的温度参数,喷嘴温度底板温度腔室温度。打印开始前需检查材料厂商提供的各温度参数是否在您的3D打印设备的温度能力范围之内。

喷嘴主要提供材料熔化所需要的热量,不同的线材有不一样的喷嘴挤出温度,您要检查您的3D打印设备的最大喷头温度,应不低于打印材料的熔化温度,适合的喷嘴温度能够保证材料顺畅的挤出和每层之间的粘接;加热的底板主要有助于首层的粘结,降低模型底部的翘曲,不同的材料需要不同的底板温度,目前市面上大部分打印设备都具备底板加热的功能。

对于PLA和PETG这样的低温材料,打印的时候不需要加热的腔室,但是对于PEEK、ULTEM、PC、ABS等工程塑料密闭和加热的打印腔室是必不可少的,因为这些工程塑料的玻璃化转变温度普遍较高,如果腔室温度不够,层层堆积的过程中将积攒大量的内应力造成打印件的变形和开裂,所以密闭和加热的腔室有利于内应力的释放,避免打印件的变形和开裂。


04打印件的后处理需求

打印件是否要进行后处理需要根据要求进行,FDM 3D打印技术由于需要支撑材料,并通过手动剥离或溶解去除,这是FDM技术最常见的后处理。还有些打印件为了追求强度和稳定性的提升需要进行退火处理,有些对表面光滑度有要求的零件需要进行抛光处理,有些甚至需要电镀或喷漆等后处理。这些后处理都会增加了时间成本。所以项目进行前需要对应用的最终需求和时间点要有一定的把控,以保证交货日期。



04如何选择打印线材

普通工程塑料

普通工程塑料占商用3D打印材料的90%以上,应用于FDM设备的材料,通常是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料,可用作工程结构制件。常见的普通工程塑料主要有以下几类:PC, PC-ABS, PC-PBT, PA, ABS, ASA, PETG等。


特种工程塑料

特种工程塑料是指综合性能较高,长期使用温度在150℃以上的一类工程塑料,在高温条件下仍能保持较高机械性能,其具有独特、优异的物理性能,主要应用于电子电气、特种工业等高科技领域。如PEEK,PEKK,ULTEM, PPSU,及其他复合材料等。

FDM 3D打印已经将高强度热塑性塑料PEEK,PEKK和ULTEM用于严苛环境中的许多工程应用,可以制造出优化的、高质量的零件供实际使用。在诸多领域可替代金属使用,在各种工业应用中极具吸引力,如航空航天、石油和天然气、核能、海洋、生物医学、工具和汽车行业。


纤维增强材料

碳纤维或玻璃纤维等添加到FDM材料中,可使材料赋予碳纤或玻纤的诸多优点,如可以大大提高材料的强度、模量、耐热温度等,如PEEK-CF, PEEK-GF,PA-CF,PA-GF等。


柔性材料

将碳FDM 3D打印解决了柔性材料的技术瓶颈,赋能设计师更灵活的设计自由度,可打印的材料主要有TPU, TPEE。


如果您有任何3D打印过程中遇到的问题,请给我们留言,智IN百科-小远为您解答!


往期课堂回顾

1. 3D打印是否会取代传统模具加工工艺
2. 怎么选3D打印机,这些事你越早明白越好!
3. 3D打印设备如何应用于汽车行业?
4. INTAMSYS新品发布 | 生产级别高速柔性材料3D打印设备




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