Tällä hetkellä 3D-tulostimissa normaalisti käytettäviä materiaaleja on noin 14 erilaista, joiden pohjalta on yhdistetty ja kehitetty 107 erilaista materiaalia. Suurin osa näistä materiaaleista on lankoja, jauheita tai viskooseja nesteitä.
3D-tulostustekniikka on ollut olemassa vuosikymmeniä. 1980-luvulla tapahtuneen kaupallistamisen jälkeen sitä on käytetty laajalti koneistuksessa, autoteollisuudessa ja muilla teollisuudenaloilla, ja sitä on myös vähitellen edistetty sellaisilla aloilla kuin rakentaminen, sairaanhoito, kulttuurinen luovuus ja kulttuuristen jäänteiden restaurointi.
Tällä hetkellä 3D-tulostusmateriaalien kovetukseen ja muodostamiseen on neljä päämenetelmää: lämmitys, jäähdytys, ultraviolettisäteilytys ja lasersintraus. Eri tekniikoiden kustannusvertailusta Fused Deposition Modeling (FDM) on epäilemättä alhaisin kokonaiskustannus, joten suosio on suhteellisen korkea. Materiaalien näkökulmasta yleisimmät ovat sulakelangat ja materiaalit ovat pääosin ABS:tä, synteettistä kumia, valuvahaa ja polyesterikestomuovia. Taloudellisimman sulatepinnoitusmallinnuksen (FDM) lisäksi Selective Laser Sintraing (SLS) on tällä hetkellä tarkin 3D-tulostustekniikka, ja monet lääketieteelliset mallit ja lentomallit tulostetaan tällä tekniikalla. Nykyisistä käytännön sovelluksista 3D-tulostukseen saatavilla olevat kulutustarvikkeet eivät kuitenkaan ole kovin runsaita. Vaikka luujauhon, hydrogeelin, solujen ja muiden kulutustarvikkeiden bio-musteiden 3D-tulostustekniikkaa on myös kehitetty ja testattu menestyksekkäästi, etäisyyden Laajamittainen{5}}tuotantosovelluksilla on myös pitkä kehitysaika.
Materiaalien näkökulmasta ne jaetaan metallimateriaaleihin, biologisiin materiaaleihin sekä ei--metallisiin ja ei--biologisiin materiaaleihin erojensa mukaan.
1. Tärkeimmät metallimateriaalit
1) Titaaniseos on yksi tärkeimmistä ihmisten löytämistä rakennemetalleista. Titaaniseoksia käytetään laajasti eri aloilla niiden erittäin-lujuuden, erinomaisen korroosionkestävyyden ja korkean lämpötilan kestävyyden vuoksi. Materiaalin ominaisuuksista johtuen titaaniseoksilla on korkea lujuus ja alhainen tiheys, hyvä purkauskyky, sitkeys ja hyvä korroosionkestävyys. Titaaniseosten vuosituotanto maailmassa on saavuttanut yli 40,000 tonnia, ja titaaniseoksia on yli 30 tyyppiä. Niistä yleisimmin käytetyt titaaniseokset ovat TI6AI4V (TC4), TI5AI2.5Sn (TA7) ja teollinen puhdas titaani (TA1/TA2/TA3) ).
Käytetään pääasiassa EOS-yhtiön M-sarjassa, 3D-järjestelmäyrityksen SPRO-sarjan metallijauhesintrausvalulaitteissa. Käytetään ilmailuteollisuudessa, lääketieteellisissä implanteissa, korkeatasoisessa{1}}valmistuksessa jne.
2) Rauta- ja teräsjauheella tarkoitetaan pääasiassa rautahiukkasten aggregaattia, jonka halkaisija on alle 0,5 mm, väri on musta ja jauhemetallurgian pääraaka-aine. Materiaaliominaisuuksiltaan täysin puhdas metallirauta on hopea-valkoinen. Syy siihen, miksi rautajauhe on mustaa, johtuu valon imeytymisestä. Teräsjauheella on korkea lujuus, korkea pinnan sileys, vahva korroosionkestävyys ja alhainen joustavuus.
Käytetään pääasiassa EOS-yhtiön M-sarjassa, 3D-järjestelmäyrityksen SPRO-sarjan metallijauhesintrausvalulaitteissa. Teolliseen valmistukseen, mallisuunnitteluun, rakentamiseen jne.
3) Alumiiniseosjauheen käyttö 3D-tulostuksen alalla on hyvin samanlaista kuin titaanijauheen ja rautajauheen käyttö, ja sitä käytetään pääasiassa Selective Laser Sintraing (SLS) -laitteissa.
4) Muita 3D-tulostuksen metallimateriaaleja ovat kulta ja hopea, volframiseos, kupariseos jne.
2. Biomateriaalien materiaalit
1) Biomateriaalien 3D-tulostustekniikka on kehittänyt erittäin laajat mahdollisuudet biolääketieteen aloilla, kuten regeneratiivisessa lääketieteessä, kudostekniikassa, lääkekehityksessä ja lääketieteellisissä apuvälineissä. Pääasiallisia käytettyjä materiaaleja ovat elävät solut, biolääketieteelliset polymeerimateriaalit ja epäorgaaniset materiaalit. , hydrogeelimateriaalit, polyeetteriketoni (PEEK).
2) PEEK on tekninen muovi, jolla on erinomainen suorituskyky, korkean lämpötilan kestävyys, itse-voitelukyky, kemiallinen stabiilisuus, säteilynkestävyys ja sähköiset ominaisuudet sekä erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, jota voidaan käyttää koneiden valmistuksessa ja ilmailuteollisuudessa. . Biolääketieteen alalla PEEK:llä on erinomainen bioyhteensopivuus. Verrattuna metallimateriaaleista valmistettuihin implantteihin sen kimmomoduuli on lähempänä ihmisen luun kimmokerrointa, mikä pienentää huomattavasti metallin ja ihmisen luun kimmomoduulin välistä kuilua. PEEK-implanttien mekaaniset ominaisuudet voivat täyttää ihmiskehon normaalit fysiologiset tarpeet, joten PEEK on hyvä ortopedinen implanttimateriaali. Metalliimplantiin verrattuna PEEK:n kimmomoduuli on lähellä kortikaalisen luun kimmomoduulia. Toiseksi PEEK voi välittää röntgen-, CT- tai MRI-kuvan ilman artefakteja, joten luun kasvua ja paranemisprosessia on helpompi seurata.
3. Metallien ja biomateriaalien lisäksi muita painomateriaaleja ovat muovit, valoherkät hartsit, vahat, kipsi, nailon, keramiikka.
1) Muovimateriaaleja kutsutaan myös hartsiksi, joka voi vapaasti muuttaa muotoaan ja tyyliään ja on erittäin kätevä käyttää. Teollisuusalalla PP/HDPE/LDPE/PVC/PS tunnetaan viiden parhaana yleiskäyttöisenä muovina-. Mutta 3D-tulostuksessa yleisimmin käytetyt materiaalit ovat ABS ja PLA. Niitä käytetään pääasiassa koneiden valmistuksessa, mallisuunnittelussa, koulutuksessa ja sairaanhoidossa, vaatetustekniikassa jne.
2) Valoherkkä hartsi tunnetaan yleisesti UV-kovettuvana varjottomana liimana tai UV-hartsi (liima). Valoherkät hartsit varastoidaan yleensä nestemäisessä tilassa, ja niitä käytetään usein lujien, korkean lämpötilan, vedenpitävien ja muiden materiaalien valmistukseen. SLA 3D-tulostustekniikan myötä tätä materiaalia alettiin käyttää 3D-tulostuksen alalla. Perinteisiä valoherkkiä hartseja käytetään koruissa, mallien suunnittelussa, koneiden valmistuksessa jne., ja tehokkaita valoherkkiä hartseja käytetään laajamittaisessa kulutustavaroiden ja teollisuuden lopputuotteiden valmistuksessa.
3) Vahan jäätymispiste on suhteellisen korkea, 38-90 astetta. Yleisin ammattikäyttöön tarkoitettu 3D-vahatulostin on amerikkalaisen 3D-järjestelmäyrityksen PROJET 3500 -sarja. 3D-tulostusvaha on erityinen teollinen vaha. Lopullinen painovaikutelma on erittäin herkkä, esineen pinta on sileä ja täynnä tekstuuria, hyvillä yksityiskohdilla ja erinomaisella tarkkuudella. astetta, kuten kuvassa. Käytetään pääasiassa korujen valussa, lääketieteellisissä mikrolaitteissa, lääketieteellisissä implanteissa, hahmoissa jne.
4) Kipsimateriaali on yksi viidestä suurimmasta geelimateriaalista, ja 3D-tulostuslaitteissa käytetty kipsi on yleensä valkoista jauhetta. Kipsijauhetta käytetään pääasiassa kolmiulotteisena tulostuksena (3DP). Sideaineen suuttimeen voidaan lisätä värillisiä mustepatruunoita samanaikaisesti, ja väri integroidaan sideaineeseen tulostuksen aikana mallin värjäämiseksi, jolloin tästä prosessista tulee nykyinen Kypsin täyteen- värillinen 3D-tulostustekniikka. Käytetään pääasiassa mallien suunnitteluun, koneiden valmistukseen, koulutukseen ja sairaanhoitoon jne.
5) Nylonmateriaalit tunnetaan myös nimellä proof wheel (PA). Nailonmateriaalit ovat yleensä valkoisia, erittäin hienojakoisia jauheesineitä. Nailonisilla 3D-tulostustuotteilla on korkea lujuus, korkea tarkkuus, hyvä sitkeys jne., ja ne kestävät tiettyä painetta. Yleisesti käytetty monimutkaisissa malleissa, konseptimalleissa, pienissä malleissa, valaistuksessa ja toiminnallisessa tuotannossa.
6) Keraamisilla materiaaleilla on erinomainen korkean lämpötilan suorituskyky, korkea lujuus, korkea kovuus, alhainen tiheys ja hyvä kemiallinen stabiilisuus, joten niitä käytetään laajasti ilmailu-, auto-, biologia- ja muilla teollisuudenaloilla. Keraamisten materiaalien eri muotojen mukaan muotoiluun voidaan käyttää erilaisia 3D-tulostustekniikoita. Yleiset tekniikat ovat seuraavat:
A. Fused Deposition Modeling (FDM), joka käyttää pääasiassa keraamista tahnaa posliinin valmistukseen katselua ja käyttöä varten.
B. Stereolitografia Ulkonäkö (SLA), jossa käytetään keraamista lietettä sekoitettuna valoherkän hartsin kanssa, käytetään pääasiassa hammaslääketieteellisissä tuotteissa, implanteissa, koruissa jne.
C. Selektiivinen lasersintraus (SLS), jossa käytetään keraamisia jauhemateriaaleja, johtuen sen suhteellisen alhaisesta tarkkuudesta ja korkeista jauhevaatimuksista, tätä tekniikkaa ei käytetä paljon.