3D列印材料：類型、特性及如何選擇最佳材料

3D打印材料

零件的設計用途將決定最佳的3D列印材料。 PLA和ABS適用於原型製作。 SLS尼龍和工程樹脂用於功能性零件。金屬列印則用於高性能工業應用。在比較材料和性能要求後，選擇合適的工藝。

了解3D列印材料至關重要，尤其是在零件從概念模型發展到實際應用階段。 PLA材質的視覺原型放在桌面上看起來不錯，但加熱後會裂開軟化。因此，了解哪些材料能夠滿足哪些需求非常重要。

ProLean Tech 提供一套完整的 3D打印服務從材料選擇到最終生產，客製化服務 3D印刷 專案.無論您是選擇塑膠製作原型，還是選擇金屬製作功能部件，我們的團隊都會幫助您選擇適合您應用需求的材料和工藝。

3D列印可以使用哪些材料？

3D列印所使用的材料通常分為兩大類： 3D打印塑料 以及 3D 列印金屬.

熱固性塑膠與熱塑性塑膠：核心區別

在比較材料之前，了解兩種主要的 3D 列印塑膠類型非常重要。

熱塑性塑料：

• 可多次熔化和重新凝固。適用於FDM和SLS列印。例如PLA、ABS、PETG、尼龍和TPU。
• 汽車行業使用尼龍熱塑性塑膠零件製作卡扣和支架，因為如果需要更改設計，這種材料可以重新熔化。
• 由於廢料可以重新加工，因此在以回收為重點的生產中更受歡迎。

熱固性材料：

• SLA樹脂透過紫外線或加熱永久固化，無法重新熔化。 SLA樹脂屬於熱固性樹脂，可製成光滑、各向同性且強度在各個方向上一致的零件。
• 牙科實驗室使用 SLA 熱固性樹脂製作手術導板，因為永久硬度和尺寸穩定性至關重要。
• 比熱塑性塑膠更好，因為熱塑性塑膠對耐熱性和表面品質要求很高，例如珠寶鑄造模型。

新興材料：

以下是一些新興的3D列印材料

• 像植物性PLA混合物這樣的可生物降解熱塑性塑膠在包裝和消費品領域的應用日益廣泛。
• 碳纖維增強尼龍兼具可回收性和接近金屬的剛度，應用於航空航太和機器人領域。
• 正在開發用於極端高溫工業應用的陶瓷填充熱固性樹脂。

FDM 3D列印材料

FDM列印耗材 

FDM技術透過熔化熱塑性材料並將其逐層沉積而成。這是最經濟實惠且易於操作的列印方法，非常適合製作簡單的功能性零件和基礎原型。

ABS 與 PLA

這是在選擇FDM材料時最常用的比較方法。

解放軍 它是FDM列印中最容易使用的材料之一。它可生物降解且無異味，非常適合製作視覺原型和概念模型。它的缺點是耐熱性低（在60°C左右會軟化）以及受到衝擊時易碎。

最適合製作視覺原型和概念模型。如果桌上型原型製作不需要耐熱性，則可選擇PLA材料。

ABS 可承受高達 100°C 的溫度。它非常適合用於製造承受機械應力的功能原型。這需要在加熱列印床和確保良好通風之間取得平衡。

最適合用於承受機械應力的功能原型。當零件需要承受高達 100°C 的溫度時，請選擇 ABS 材料。

ABS或PLA並非生產零件的最佳選擇。工程樹脂和SLS尼龍在機械性質上都更勝一籌。

其他關鍵FDM資料

各向異性是FDM列印技術的一大限制。層間黏合力會導致方向性強度降低。如果零件將承受定向載荷，則列印方向至關重要。

SLA 3D列印材料

SLA 3D列印材料 

SLA（立體光刻）是一種利用雷射固化液態樹脂的製程。與其他塑膠列印方法相比，該工藝能夠實現最高的表面光潔度、最嚴格的公差和最高的分辨率。層間化學鍵的結合使零件具有各向同性。

SLA樹脂分類

服務等級協定 (SLA) 是一種廣泛使用的協定。 3D印刷材料依用途不同，可分為不同類型： 

• 通用樹脂： 光滑啞光的表面使其適用於概念模型和視覺原型製作。
• 樹脂旨在模擬ABS和HDPE的性能。這些樹脂能夠承受壓縮、彎曲和衝擊。外殼、外罩和連接器均為標準配備。
• 硬質樹脂填充玻璃或陶瓷以獲得最大剛性。用於夾具和工裝，以及用於氣流的高溫部件。
• 靈活的 以及 鬆緊帶 樹脂：模擬矽膠或橡膠的性能。這些樹脂可以重複彎曲而不撕裂。是醫療器材原型製作的理想選擇。
• 高 - 溫度 樹脂加熱後仍能保持形狀。適用於模具、嵌件以及易受熱部件。
• 生物相容性 樹脂專為對材料安全性有要求的牙科和醫療應用而設計。

SLA是所有塑膠列印方法中材料選擇最豐富的。所選樹脂與列印效果直接相關。 滿足應用所需的機械和熱力學要求。它們最適合用於概念模型、視覺原型、外殼、外罩和機械零件。

SLS 3D列印材料

SLS材料 

SLS（選擇性雷射燒結）技術使用多種材料，包括熱塑性塑膠、尼龍、金屬粉末等。由於未熔化的粉末在列印過程中起到支撐作用，因此無需支撐結構。它具有以下優點： 針對複雜幾何形狀，擁有無與倫比的設計彈性。 標準SLS材料為尼龍12。它具有抗衝擊性、強度高，並且耐濕、耐紫外線和耐化學腐蝕。無論是功能原型還是最終產品組件，它都是理想之選。

尼龍11比尼龍12更硬，但彈性也更高。它適用於韌性比剛性更重要的應用場合。 對於需要結構剛性的應用，可使用玻璃纖維或碳纖維來增強尼龍複合材料。用於選擇性雷射燒結 (SLS) 的熱塑性聚氨酯 (TPU) 可製成具有優異紫外線穩定性和衝擊吸收性能的柔性橡膠狀零件。 SLS成型零件的機械性質與射出成型零件相似。表面光潔度可透過後處理工藝（例如滾筒拋光和染色）得到改善。

金屬3D列印材料

用於 3D 列印的金屬

金屬列印主要應用於航空航太、汽車和醫療產業。 DMLS 和 SLM 製程逐層熔化金屬粉末，製造出強度極高的零件，而這些零件難以以傳統機械加工方法複製。

3D列印常用金屬材質包括：

• 鈦被用於製造航空航太和醫療植入零件中輕質、堅固且耐熱的組件。
• 不銹鋼用於製造耐腐蝕、高強度的工業零件。
• 鋁結構輕量化零件和熱管理組件
• 鎳合金用於高溫渦輪機部件和發動機。
• 用於模具的工具鋼，以及高耐磨性模具

金屬列印比塑膠列印成本更高。如果您需要類似金屬的特性但又希望價格更低，可以考慮電鍍或使用SLA模具澆鑄塑膠零件。

如何選擇最佳的3D列印材料？

以下是選擇合適的 3D 列印材料的一些基本步驟。 

第一步：確定您的表現水平

低性能

• 無需機械方面的要求，只需視覺模型或合身性測試即可。
• 適用材料：PLA樹脂或通用SLA樹脂
• 使用案例範例：一位設計師列印了一個手機殼模型，只是為了檢查其外觀和手感。由於不需要很強的強度，因此使用基本的SLA樹脂就足夠了。

表現平平

• 功能原型必須像真正的生產零件一樣運行
• 適用材料：ABS、工程SLA樹脂或SLS尼龍
• 使用案例範例：工程師列印了一個閥體原型，將在輕壓下進行測試，以確認組裝配合和基本功能，然後再開始批量生產。

高效能表現

• 長期承受磨損、高溫、化學物質侵蝕或循環負荷的零件
• 適用材料：SLS尼龍複合材料或工程SLA樹脂
• 使用案例範例：製造商列印一個用於引擎室內汽車部件的支架，該支架必須能夠承受熱循環、振動以及偶爾與引擎液體的接觸。

步驟 2：符合特定材質屬性

確定性能等級後，選擇適合該零件的材料。

• 抗衝擊性：FDM 製程中使用的 ABS 或尼龍，SLA 製程中使用的韌性樹脂或尼龍 11 或 12。
• 靈活性：TPU 可用於 FDM、SLA 或 SLS 製程。
• 耐熱性：耐高溫或剛性SLA樹脂。尼龍12用於SLS
• 耐化學性：FDM 使用 PETG，SLA 使用剛性樹脂，SLS 使用尼龍。
• 剛性：剛性SLA樹脂、SLS尼龍複合材料、FDM碳纖維複合材料

步驟三：考慮流程權衡

材料和製程相互依存。 SLA製程能夠實現高精度、光滑的表面以及廣泛的材料適用性。如果內部幾何形狀更為重要，則SLS製程是更佳選擇。尼龍是主要材料系列。

材料選擇錯誤 

首先選擇材料，然後確定應用。性能要求優先考慮。材料的選擇取決於零件的功能。

• 設計FDM零件時忽略各向異性。 FDM層紋會造成方向性弱點。生產前，承載載重的FDM零件需要進行定向。
• 操作溫度計算錯誤。 PLA材料在加熱到汽車內飾、工業環境和其他應用中常見的溫度時會軟化。務必根據實際操作條件檢查熱變形溫度。
• 如果鑄造過程足以滿足需求，則應選擇金屬列印技術。 SLA熔模鑄造模型能夠以更低的成本和更快的速度生產金屬零件，適用於多種應用。

結語 

任何3D列印專案最重要的部分都是選擇合適的材料。能否將性能要求與FDM塑膠、SLA樹脂或SLS尼龍以及金屬的材料特性相匹配，決定了零件在實際使用上的成敗。

ProLean Tech 的團隊在所有主要工藝和材料類型方面都經驗豐富。他們可以幫助您選擇最佳方案，並透過避免代價高昂的重印來節省金錢。請聯絡我們。 聯繫我們 討論您下一個項目的材料選擇問題。

常見問題解答

哪些材質適合用於3D列印功能性零件？ 

主要可選材料包括SLS尼龍12、工程樹脂和剛性SLA樹脂。選擇取決於應用的機械、熱學和化學性能要求。

FDM和SLA塑膠有什麼差別？ 

FDM耗材是熱塑性塑料，熔化後會重新固化。 SLA樹脂是熱固性塑料，在紫外光照射下會永久固化。 SLA零件表面更光滑，各向同性更好。 FDM零件可以是各向異性的，而且價格更實惠，適合基礎用途。

哪一種方法能最好地比較用於功能原型製作的 3D 列印材料？ 

SLA工程樹脂和SLS尼龍都能製造出強度高的功能性原型。 SLS在複雜幾何形狀的設計上提供了更大的自由度。 SLA則提供了更高的表面品質以及更廣泛的應用範圍。 材料特性。

哪種材料最適合用於3D列印汽車零件？

對於汽車零件而言，SLS尼龍12是常見的選擇，因為它具有良好的耐熱性、抗振動性和抗機械應力性能。它常用於製造通風管道、卡扣、支架和引擎室內部件。對於外觀或展示零件，SLA樹脂則能提供更光滑的表面。

哪種3D列印材料最適合用於醫療器材？

SLA工程樹脂因其能夠製造光滑、精密的零件而被廣泛應用於醫療領域。生物相容性樹脂可用於製造手術導板和牙科模型等產品。 SLS尼龍因其強度和柔韌性，也被用於製造假體零件。