Kako odabrati 3D materijale za ispis prema potrebama? Sveobuhvatna analiza karakteristika različitih materijala

Od svog rođenja tehnologija 3D štampanja brzo se razvijala i prodrška u razne industrije. U ovom procesu izbor materijala za štampanje postao je jedan od ključnih faktora koji određuju kvalitetu rezultata ispisa i efekata primjene. Različiti 3D štamparski materijali imaju različita fizička svojstva, hemijska svojstva i primjenjive scenarije, tako da je razumijevanje karakteristika svakog materijala važan korak u procesu odabira materijala.

Odabir odgovarajućeg materijala za 3D štampanje ne radi se samo na razmatranju snage ili troškova materijala, već i o sveobuhvatno razmatranju funkcionalnih zahtjeva ispisanog objekta, zahtjeva za izdržljivošću, kompatibilnost opreme za štampanje i zahtjeve za ispis konačne upotrebe.

1. Plastični 3D materijali za ispis
Plastični materijali trenutno su najčešće korišteni 3D materijali za štampanje, uglavnom, uključujući PLA, ABS, PETG, najlon itd. Plastični materijali su općenito pogodni za brzo prototipiranje, malu seriju i neke aplikacije sa malim opterećenjem.

1.1 PLA (polilaktička kiselina)
PLA je jedan od najčešćih radne površine 3D materijala za štampanje, široko korišteno u poljima prototipiranja obrazovanja, proizvođača i proizvoda. Izveden je iz prirodnog postrojenja (poput kukuruza, šećerne itd.), Koji je ekološki prihvatljiv i jednostavan za ispis.

Prednosti:

Niska temperatura ispisa, obično između 180 stepeni i 220 stepeni.

Biorazgradiv, ekološki prihvatljiv, pogodan za projekte koji zahtijevaju zeleni i održivi razvoj.

Gotovo bez mirisa prilikom ispisa, pogodan za kućnu upotrebu.

Dobra površinska glatkoća i zasićenje boje.

Nedostaci:

Loša čvrstoća i otpornost na toplinu, ne može izdržati visoku temperaturu ili veliko opterećenje.

Više krhkih, lako se probija pod mehaničkim udarcem.

Primjenjivi scenariji:

Edukativni modeli, modeli prikaza, igračke, uređaji sa niskim opterećenjem.

Kratkoročni prototipizacija, ukrasni predmeti.

1.2 ABS (akrilonitril-butadiene-stiren)

ABS je uobičajeni termoplastičan koji se široko koristi u industriji i proizvodnji za odlična mehanička svojstva i otpornost na udarce. Ispisuje na višim temperaturama i obično zahtijeva grijani krevet za smanjenje izbijanja i deformacije.

Prednosti:

Visoka čvrstoća, dobra toplotna otpornost, pogodna za neke nosive dijelove.

Dobra utjecajna čvrstoća i žilavost, pogodna za izradu funkcionalnih dijelova.

Površina je lako poljska, boju i boje, a izgled se može izmijeniti.
Nedostaci:

Zahtevi za tisak visokih temperatura potrebni su grijani krevet i zatvoreni okruženje za ispis.
Mirisi i štetni plinovi mogu se generirati tokom tiskanja, a potrebna je dobra ventilacija.
Zahtijeva preciznu kontrolu temperature i teško je raditi.
Primjenjivi scenariji:

Automobilski dijelovi, elektronička kućišta, alati, mehanički uređaji.
Veliki prototipovi i kratkoročne svrhe proizvodnje.
1.3 Petg (polietilen tereftalat)
Petg je poliesterska plastika koja kombinira prednosti PLA-e i ABS-a i nije lako osporiti. Često se koristi u aplikacijama koje zahtijevaju veću snagu i žilavost, a ekološki je ekološki prihvatljiva.

Prednosti:

Visoka žilavost, odlična otpornost na udarce.
Dobra transparentnost i obradivost, mogu tiskati visokokvalitetne površine.
Nema mirisa, ekološki prihvatljivo.
Nije lako osporiti, pogodno za štampanje velike veličine.
Nedostaci:

Visoka temperatura ispisa (230-250 stepen), potreban je grijani krevet.
Jednostavan za apsorbiranje vode, potrebno je čuvati u suvom okruženju.
Primjenjivi scenariji:

Mala serija proizvodnja, kontejneri za hranu, medicinska oprema, mehanički dijelovi.
1.4 najlon (PA, poliamid)
Najlon je plastika visoke performanse koja se obično koristi u inženjerskom polju. Ima odličnu čvrstoću, otpornost na habanje i fleksibilnost. Često se koristi za pravljenje funkcionalnih dijelova i mehaničkih dijelova.

Prednosti:

Visoka čvrstoća, otpornost na habanje, pogodna za izradu nosivih dijelova.

Odlična hemijska otpornost, može odoljeti raznim hemijskim otapalima.

Dobra žilavost i otpornost na umor, pogodan za izradu mehaničkih pokretnih dijelova.

Nedostaci:

Visoka higroskopija, posebno skladište potrebno je za sprečavanje vlage da utiče na kvalitetu ispisa.
Visoka temperatura (250-270 stepen) i grijani krevet potrebni su za ispis.
Primjenjivi scenariji:

Inženjerski dijelovi, mehanički zupčanici, ležajevi, dijelovi otporni na habanje.
2. Metalni 3D materijali za ispis
Metalni materijali se postepeno koriste u 3D ispisa, posebno u zrakoplovnom, automobilskoj, medicinskoj i drugoj industriji. Preciznost i performanse prednosti metalnog 3D štampanja su vrlo očigledne. Uobičajeni metalni materijali uključuju nehrđajućeg čelika, legura titana, aluminijum legure itd.

2.1 Nehrđajući čelik
Nehrđajući čelik je vrlo uobičajen metalni materijal sa odličnom čvrstoćom, otpornošću na koroziju i otpornost na visoke temperature. Široko se koristi u mašinama, alatima, zrakoplovnim područjima i drugim poljima.

Prednosti:

Dobra otpornost na koroziju, pogodna za upotrebu u oštrim okruženjima.
Visoka čvrstoća i žilavost, pogodna za nosive dijelove.
Trošak je umjeren i relativno ekonomičan u odnosu na druge metalne materijale.
Nedostaci:

Zahtevi za visoko štampanje, potrebni su metalni 3D pisači (poput selektivnog laserskog topljenja SLM-a).
Proces štampanja je relativno složen i zahtijeva visoku preciznost.
Primjenjivi scenariji:

Industrijski dijelovi, alati, mehanički pribor, zrakoplovni dijelovi.
2.2 Legura titana
Legura od titanijuma ima izuzetno visoku omjer čvrstoće do gustoće, odličnu otpornost na koroziju i otpornost na visoke temperature, a obično se koristi materijal u zrakoplovnom, medicinskom i drugim poljima.

Prednosti:

Izuzetno visoka čvrstoća i umor otpornost, pogodan za izradu dijelova visokih performansi.
Niska gustina, lagana težina, pogodna za zrakoplovne aplikacije.
Izvrsna otpornost na koroziju, pogodna za medicinske uređaje i morsko okruženje.
Nedostaci:

Visoki troškovi ispisa, oprema i materijali su skupi.
Zahtijeva namjenski pisači visokih performansi i kontrolu okoliša.
Primjenjivi scenariji:

Aerospace dijelovi, medicinski implantati, industrijski dijelovi velike čvrstoće.
2.3 Aluminijska legura
Aluminijska legura ima laganu i dobru otpornost na koroziju i idealan je materijal za izradu laganih konstrukcijskih dijelova.

Prednosti:

Lagana i velika čvrstoća, pogodna za lagani dizajn.
Dobra toplotna provodljivost i električna provodljivost, pogodna za kućište elektroničke opreme.
Umjereni troškovi, široko korišteni u proizvodnji.
Nedostaci:

Potreban je namjenski metalni 3D pisač, a postupak ispisa je komplikovan.

Nije pogodno za dugoročnu upotrebu u visokim temperaturnim okruženjima.

Primjenjivi scenariji:

Lagani mehanički dijelovi, zrakoplovni dijelovi i automobilski dijelovi.

3. Kompozitni materijali
Kompozitni materijali su tradicionalni plastični materijali sa vlaknima ili drugim jačajućim materijalima koji su dodani za poboljšanje čvrstoće, krutosti i trajnosti materijala. Zajednički kompozitni materijali uključuju plastiku ojačane ugljičnom vlaknom, plastiku ojačane staklenim vlaknima itd.

3.1 Plastika ojačana ugljičnim vlaknima
Materijali ojačani ugljičnim vlaknima su kompozitni materijali s izuzetno velikom čvrstoćom i krutošću formiranim kombiniranjem karbonskih vlakana sa plastičnom matricom.

Prednosti:

Izuzetno velika čvrstoća i krutost, pogodna za aplikacije koje zahtijevaju velika tereta.

Lagana, pogodna za zrakoplovne i trkačke polja.

Dobra otpornost na umora i otpornost na koroziju.

Nedostaci:

Teško je ispisati i relativno skupo.
Oprema za štampanje ima velike zahtjeve i često zahtijeva određene mlaznice i sustave grijanja.

Primjenjivi scenariji:

Aerospace dijelovi, automobilski dijelovi, sportska oprema i dijelovi robota.
3.2 Plastika ojačana staklenim vlaknima
Materijali ojačani staklenim vlaknima jači su od običnih plastičnih materijala i pogodni su za izradu lakih strukturalnih dijelova.

Prednosti:

Relativno niski troškovi, s dovoljnom čvrstoćom i krutošću.

Dobar otpor utjecaja, pogodan za izradu mehaničkih dijelova.

Snažna otpornost na toplinu i hemijsku otpornost.

Nedostaci:

Posebne mlaznice moraju se baviti nošenjem vlakana tokom tiskanja.

Niska otpornost na umora, nije pogodna za često korištene dijelove.

Primjenjivi scenariji:

Industrijski dijelovi, alati, automobilski dijelovi, mehanički uređaji.

IV. Sažetak
Odabir pravog 3D materijala za štampanje zahtijeva razmatranje više faktora, uključujući područja primjene, zahtjeve za performanse, poteškoće i troškove materijala. Zajednički materijali poput PLA, ABS, PETG i ostalih plastičnih materijala pogodni su za brzo prototipiranje i primjene niskog učitavanja, dok su najlon i metalni materijali pogodniji za industrijske i inženjerske polje s većim zahtjevima opterećenja. Prilikom odabira materijala, korisnici bi trebali sveobuhvatno procijeniti prednosti i nedostatke svakog materijala i odabrati 3D materijal za ispis koji najbolje zadovoljava stvarne potrebe za postizanjem efikasnih i preciznih rezultata ispisa.