Introducció detallada als materials d'impressió 3D d'ús habitual: una guia de selecció des del nivell-inicial fins al professional
Deixa un missatge
El ràpid desenvolupament de la tecnologia d'impressió 3D es basa en una àmplia gamma de materials. Els diferents materials determinen el rendiment, l'aspecte i els escenaris d'aplicació de les peces impreses. A continuació, presentarem sistemàticament els materials d'impressió 3D actuals, incloses les seves característiques, avantatges i desavantatges, tecnologies aplicables i aplicacions típiques, perquè pugueu triar el millor per a les vostres necessitats.
1. Materials plàstics
Els materials plàstics són els més utilitzats en la impressió 3D i són adequats per a tecnologies com el modelatge de deposició fusionada (FDM) i la sinterització selectiva per làser (SLS).
1. PLA (àcid polilàctic)
El PLA es deriva de recursos renovables com el midó de blat de moro i és respectuós amb el medi ambient i biodegradable. Imprimeix a baixes temperatures (180-220 graus), té una contracció mínima, pràcticament sense deformacions i una superfície llisa en una varietat de colors. No obstant això, la seva resistència a la calor és relativament pobre (aproximadament 60 graus).
Avantatges: Apte per a principiants, alt percentatge d'èxit d'impressió i sense olor.
Desavantatges: fràgils i propensos a la degradació amb l'exposició a llarg termini{0}.
Aplicacions: models educatius, articles decoratius i prototips de baixa-consistencia.
2. ABS (acrilonitril butadiè estirè)
L'ABS ofereix una gran resistència, resistència a l'impacte i alta{0}}resistència a la temperatura (80-100 graus). Tanmateix, requereix altes temperatures (220-250 graus) i un llit escalfat durant la impressió, i és propens a deformar-se.
Avantatges: Durador i adequat per a peces funcionals.
Inconvenients: Allibera gasos lleugerament nocius durant la impressió i requereix ventilació.
Aplicacions: peces d'automòbil, carcasses d'eines i blocs de Lego.
3. PETG (tereftalat de polietilè)
PETG combina els avantatges de PLA i ABS, oferint una gran resistència, resistència química i una excel·lent transparència. Les temperatures d'impressió poden arribar als 220-250 graus i ofereix una major duresa que el PLA i és menys propensa a esquerdes.
Avantatges: Resistència a l'abrasió, apta per a peces exteriors i funcionals.
Desavantatges: la superfície es rasca fàcilment, té una forta adherència i és difícil netejar el capçal d'impressió.
Aplicacions: envasos d'aliments, dispositius mèdics i peces mecàniques.
4. TPU (poliuretà termoplàstic)
El TPU és un material 100% flexible amb un ampli rang de duresa (Shore 60A-90A). És resistent al desgast-i resistent a les llàgrimes, però requereix una velocitat d'impressió lenta (20-30 mm/s) per evitar l'obstrucció.
Avantatges: Excel·lent elasticitat, adequada per a aplicacions d'absorció de cops i segellat.
Inconvenients: Requisits elevats per al sistema d'alimentació de la impressora.
Aplicacions: estoigs per a mòbils, plantilles, segells industrials.
5. Niló (poliamida, PA)
El niló ofereix una gran resistència, resistència a la calor (per sobre dels 120 graus) i resistència al desgast, però és altament higroscòpic i requereix una impressió a alta -temperatura (240-260 graus). S'ha d'assecar completament abans d'imprimir.
Avantatges: adequat per a-components dinàmics d'alt rendiment.
Inconvenients: Altament absorbent, el que resulta en una mala adhesió entre capes.
Aplicacions: engranatges, coixinets, hèlixs de drons.
2. Resina fotosensible
La resina fotosensible s'utilitza principalment en tecnologies SLA (estereolitografia) i DLP (processament digital de la llum). La resina líquida es cura amb llum ultraviolada i es modela.
1. Resina estàndard
La resina estàndard ofereix una alta precisió (resolució de fins a 25 micres) i una superfície llisa, però és trencadissa i propensa a trencar-se, la qual cosa la fa apta per a models estàtics.
Aplicacions: prototips de joieria, escultures d'art i models d'exhibició.
2. Resina dura
La resina dura ha millorat la resistència a l'impacte i pot suportar una lleugera flexió.
Aplicacions: Prototips funcionals i peces mòbils.
3. Resina d'-alta temperatura
La resina d'alta -temperatura pot suportar temperatures superiors a 200 graus i té una temperatura de deflexió de calor elevada.
Aplicacions: fosa de motlles i proves de components del motor.
Temp R220 Material resistent a la temperatura alta-
La temperatura de desviació de la calor supera els 220 graus, la temperatura de funcionament a llarg termini-> 250 graus
Excel·lent força i tenacitat moderada
Excel·lent precisió i bona qualitat superficial
Contracció lineal del 0,1 % estable a llarg termini-en entorns d'alta-temperatura
Baixa absorció d'aigua, adequada per al disseny i la fabricació de SLA de-gran format
Material d'impressió 3D de resina fotosensible
4. Resina biocompatible, certificada mèdicament, no-tòxica i segura per al contacte humà.
Aplicacions: Models dentals, audiòfons, guies quirúrgiques.
Sèrie de models, materials de model d'implants d'alt rendiment-
Alta precisió dimensional i excel·lent resistència
Excel·lent estabilitat de la matriu i modelat precís
III. Materials metàl·lics
Els materials metàl·lics es processen mitjançant tecnologies SLS (sinterització làser selectiva), DMLS (sinterització làser de metalls directes) o EBM (fusió de feix d'electrons).
1. Acer inoxidable
Propietats: alta resistència, resistència a la corrosió i cost relativament baix.
Aplicacions: Eines industrials, peces de màquines i equips de processament d'aliments.
2. Aliatge de titani (Ti6Al4V)
Propietats: alta relació-a-pes, bona biocompatibilitat.
Aplicacions: components aeroespacials, implants mèdics (per exemple, articulacions).
3. Aliatge d'alumini (AlSi10Mg)
Propietats: lleuger, bona conductivitat tèrmica, adequat per a estructures-de parets primes.
Aplicacions: radiadors d'automoció, marcs de drons.
4. Aliatge a base de-níquel (Inconel 718)
Propietats: resistència a alta-temperatura (per sobre dels 700 graus) i resistència a la corrosió.
Aplicacions: Pales de turbina, components de motors de coets.
IV. Materials compostos
Els compostos milloren les propietats d'un material base afegint fibres o partícules.
1. Materials reforçats amb fibra de carboni
Material base: PLA, ABS o niló.
Propietats: Augment superior al 50% de rigidesa i reducció de pes.
Inconvenients: Desgast en broquets, que requereixen broquets d'acer endurit.
Aplicacions: peces de cotxes de carreres, marcs de drons.
2. Niló reforçat amb fibra de vidre
Propietats: Alta resistència a la flexió i resistència a la fatiga.
Aplicacions: para-xocs de cotxes, accessoris industrials.
3. Materials de farciment metàl·lics (p. ex., pols de coure/ferro + PLA)
Característiques: El poliment de superfícies i la galvanoplastia són possibles, creant un acabat metàl·lic.
Aplicacions: peces decoratives, escultures d'art.
V. Materials funcionals especials
1. Materials de suport-solubles en aigua (PVA/HIPS)
PVA: soluble en aigua, adequat per a impressores FDM de doble-broc.
HIPS: Soluble en limonè, sovint utilitzat amb ABS.
2. Materials conductors (incloent grafè/negre de carboni)
Aplicacions: Prototips de circuits, sensors, dispositius electrònics flexibles.
3. Materials ceràmics
Processament: injecció de lligant o fotopolimerització seguida de sinterització a -alta temperatura.
Aplicacions: vaixella personalitzada, peces industrials resistents a-altes temperatures-.
4. Materials biònics (p. ex., resines-com el cautxú)
Característiques: Imita l'elasticitat del teixit humà i s'utilitza en models de formació mèdica.
VI. Guia de selecció de material
1. Segons les característiques tècniques, per a la tecnologia FDM, recomanem: PLA, ABS, PETG i TPU;
Per a la tecnologia d'estereolitografia SLA/DLP, recomanem: resines fotosensibles (estàndard, resistents i resistents a altes-temperatura);
Per a la sinterització de pols SLS/SLM, recomanem: niló i pols metàl·liques.
2. En funció dels requisits funcionals, recomanem: materials-d'alta resistència: compostos de niló i fibra de carboni; flexibilitat: resines-de TPU i cautxú; i alta-resistència a la temperatura: ABS, niló i resines -resistents a altes temperatures.
3. Consideracions de costos
Materials-de nivell inicial: PLA (aproximadament 20 $/kg); Materials de grau-industrial: pols metàl·liques (500-1000 $/kg).
La diversitat de materials d'impressió 3D ha impulsat una àmplia gamma d'aplicacions, des del disseny creatiu fins a la fabricació industrial. Tant si es creen prototips de baix cost-com si es produeixen peces de grau-aeroespacial, seleccionar la combinació adequada de materials i tecnologies és crucial. Amb els avenços en la ciència dels materials, apareixeran nous materials d'impressió més-d'alt rendiment i respectuosos amb el medi ambient, que superaran encara més els límits de la impressió 3D.
