3D 打印材料综合指南：塑料、金属、树脂等

探索各种 3D 打印材料，包括塑料、金属、树脂和复合材料。了解每种材料的特性、应用和最佳打印技术。探索 FDM、SLA 和 SLS 工艺，了解选择和存储材料的技巧，以便成功地 原型制作中的 3D 打印.

探索 3D 打印材料的广泛用途

三维打印是一种先进的生产工具，为产品的设计和制造带来了翻天覆地的变化。由于其 "打印 "能力，3D 打印还能让设计师和工程师快速创造出复杂的产品。这种适应性极强的系统的基本特征在于材料，打印机通过材料将文件逐层转化为有形元素。

为了使本指南尽可能全面，它将介绍塑料、金属、树脂、粉末和复合材料等不同类别的 3D 打印材料。每一类材料都包含适合不同工艺的 3D 打印技术中使用的各种类型的材料。了解打印部件的强度、柔韧性、耐热性和最终性能等特性对于选择合适的材料至关重要。

长丝格式等关键方面、 3D打印的作用 将讨论技术和材料特性。随着时间的推移，还将讨论常见塑料丝、金属粉末和树脂类型的精选。总之，本书的目的是向读者清晰、全面地介绍各种三维打印材料。

3D 打印材料

三维打印包含多种类型的材料，每种材料都适合打印出具有独特特性的物体。材料的选择决定了打印部件的能力和性能。

塑料材料

ABS、PLA、尼龙和 TPU 等热塑性塑料由于易于挤出，在桌面 3D 打印材料中占主导地位。加热后可成型，允许重塑和回收。

ABS 具有较高的耐热性和抗冲击性，而 PLA 则具有生物降解性。尼龙兼具强度和柔韧性。热塑性聚氨酯和其他弹性体具有弹性。新型塑料配方的不断开发，不断扩大了应用的可能性。

金属材料

选择性激光烧结法、选择性激光熔融法和直接金属激光烧结法等各种工艺可选择性地熔化金属粉末颗粒，并逐层沉积。以前，这种几何形状很难实现，但在高强度金属的帮助下，它们可以被 "打印 "出来。

流行的金属材料包括不锈钢和钛合金，它们具有生物相容性、耐腐蚀性和高熔点等特点，适合要求苛刻的应用。然而，金属 3D 打印材料仍然相对昂贵和专业。

树脂材料

树脂在可控光线下固化，可产生微观细节。它们通过立体光刻（SLA）等工艺，实现了要求光学清晰度、柔韧性和光滑表面的应用。

材料模仿塑料、硅树脂和橡胶，可实现精确贴合。各种材料可满足对韧性、透明度、生物相容性和高耐热性的需求。

复合材料

前景广阔的复合材料长丝含有切碎的纤维，可增强基材的强度。这些纤维具有超越单个材料极限的理想特性，包括导热性、抗拉强度和刚性。然而，复合材料也会导致成本上升。

其他材料

除塑料、金属和复合材料外，新兴材料还包括天然木材、砂岩、粘土和蜡丝，这些材料增加了美学和功能的多样性。

3D 打印机类型

3D 打印材料利用各种技术来确定与不同材料的兼容性。主要工艺包括熔融沉积建模（FDM）、选择性激光烧结（SLS）、立体光刻（SLA）等。

熔融沉积建模（FFF/FDM）

FFF/FDM 打印机是最著名、最经济实惠的方法之一，它通过加热喷嘴沉积热塑性长丝。以线轴形式提供的材料简化了装载过程，大量的材料使其易于使用。

然而，较低的分辨率和精度限制了复杂的设计或复杂的特征。但工业用 FFF 可以解决可溶性支持物和复合材料的问题，不过成本要高得多。

FFF 适用于普通类型、模型和基本部件；大型打印机可生产功能部件。ABS、PLA、尼龙和柔性长丝适合挤压成型。

立体光刻（SLA）

采用光反应树脂的主要技术、 服务级协议 激光将各层次固化为各向同性的部件。它能产生最高的分辨率和表面质量，是手术导板、牙科模型、复杂原型和珠宝的理想选择。

SLA 提供最广泛的材料范围，从标准树脂到铸造树脂、柔性树脂、高温树脂和牙科树脂。树脂可实现复杂的几何形状和悬伸，只需很少的支撑。

选择性激光烧结（SLS）

通过高功率激光熔化尼龙或复合粉末、 SLS 生产出结构合理的部件，类似于注塑成型设计。复杂几何形状的打印无需支撑，减少了浪费。

尼龙和聚酰胺等热塑性塑料具有满足生产需求的强度。金属、玻璃和合金 SLS 拓宽了功能原型和制造应用领域。

其他技术

粉末床熔融、粘合剂喷射、材料喷射和定向能沉积都是利用粉末为基础的替代方法。PolyJet 可喷射固化多种树脂。LOT 和 LOM 层压材料。新兴技术扩大了设计自由度。

3D 打印设计

设计过程是三维打印材料的重要前提。与软件和部件设计相关的几个因素都会影响打印过程和最终结果

三维建模软件

初学者可以使用 Tinker Cad 的简单界面，而高级设计师则可以使用 Fusion 360、SolidWorks 或 Blender 的强大工具。STL 文件可保留曲面，以便 3D 打印机解释。

成功 3D 打印的因素

设计方向、缩放比例和模型制备可优化 3D 打印材料。壁厚、材料挤出方向和必要的支撑决定了成功与否。测试设计可模拟应力，以便在打印前检测故障风险。 3D 打印指南.

最佳规模

现实世界的尺寸会使打印机不堪重负。按比例放大/缩小尺寸。大型部件可能需要分割成可打印的部分。过大的模型可能会导致挤出机堵塞或在打印过程中剥落。

部件定向

与水平平面印刷相比，直立式构建面临的问题较少。水平部件需要更多的支撑来抬起悬空区域。小角度旋转可以减轻桥接麻烦。

支持结构

如果没有临时支撑将每一层连接起来，悬挑部分和薄壁部分就会变得脆弱。支撑件可粘贴到构建平台或打印件上。在 SLS 中，水溶性材料可以毫不费力地剥离，而可断裂长丝则能紧密粘附。

模型复杂性

复杂的内腔或过薄的壁会给 3D 打印材料带来挑战。删除不必要的细节，尽可能简化模型。如有必要，可在模型中加入有策略地放置的临时壁，以提高强度。

最佳文件类型转换

STL 文件类型以三角形共享几何体，而切片软件则进行解释。维修前要确保 STL 的有效性。其他格式可为特定应用提供优势。

初学者提示

校准和测试打印

新用户必须进行校准，以获得最佳性能。床面找平、温度校准和缩回配置可实现整齐的层次。样本打印可验证设置的一致性，在复杂的打印之前提供早期问题反馈。

灯丝的选择和储存

考虑材料、强度、外观、成本和 3D 打印材料兼容性等属性。评估 PLA、ABS、尼龙等材料。存放在干燥、阴凉、避光和通风的地方，以防止翘曲和断裂。湿度传感器可保护吸湿性长丝。

常见问题和解决方案

测试卷曲、分层、收缩或精度。评估温度、回缩、部件冷却和床面附着力（如边缘/筏）。吸湿性检查材料的干燥度。确保适当的支撑粘附和移除。固件更新优化功能。校准迭代不断改进结果。

3D 打印社区

同行讨论通过讨论板和社交媒体帮助初学者克服障碍。创客们通过不断创新、疑难解答和教程来丰富这一领域。免费和高级培训资源扩展了技能。慷慨的专家无偿分享专业知识，为推动设计发展奠定了合作基础。

3D 打印应用

快速原型制作

3D 打印材料通过快速迭代加快了产品开发周期。设计师只需数小时就能制作出功能齐全的原型，而无需外包数周进行加工。工程师通过对打印部件进行实际测试，验证其形状、匹配和功能。

教育

3D 打印机增强了 STEAM 学习的动手能力。学生通过三维打印材料的互动模型，将抽象概念形象化。他们创建个性化模型，提高理解能力。解剖学 3D 打印提高了生物学和医学学习的效率。

医疗保健

从假肢到手术导板，3D 打印材料简化了医疗保健过程。定制的假肢使用生物相容性材料增强了患者的活动能力。量身定制的植入物通过微创手术缩短了康复时间。解剖模型加快了复杂手术的进程。

工业制造

原型制作速度更快，可进行快速评估。复杂的内部功能允许进行新的设计。 大规模定制 满足不同市场的需求。通过拓扑优化，零件更坚固。通过按需 3D 打印材料，分布式制造使远程生产成为可能。

消费品

产品开发人员通过 3D 打印材料创造出定制的智能设备。快速原型测试新颖的设计。分布式制造为传统大规模生产无法进入的利基市场提供产品。

结论

这种设计和制造产品的技术通过三维打印带来了数字制造。技术尚未得到充分发展，系统的功能却在高速增长。先进的新型三维打印机不断推向市场，为专业人士和业余爱好者提供了具有工业品质的功能。

随着技术的进步，新型材料不断涌现，带来了各种机遇。高性能聚合物、柔韧材料复合材料和特殊树脂是先进 3D 打印材料的主要类别，它们将 3D 打印技术推向了新的高度。同样，就连食品等最敏感的产品也不例外。

分布式制造的理念指向全球供应渠道分布的状态。现在，软件产品可以在相当大的范围内下载，有朝一日，实物产品也可能如此容易获得。大规模定制可能意味着，无论是汽车、裙子还是西装，按订单生产的产品绝对符合客户的确切要求。

总之，3D 打印材料是一项革命性的创新技术，它为每个人提供了可能性。它将字节转化为固体，从而赋予人们生产的能力。因此，随着现代工具和材料的不断改进，这项先进技术将变得更加强大。3D 打印技术所带来的潜力简直难以想象。

常见问题

什么是最强的 3D 打印长丝？

强度取决于多种因素，但 ABS）、尼龙和 PEEK 等特种工程长丝的强度最高。

有可能用 3D 打印金属吗？

是的，使用增强型粉末床方法，包括 DMLS 和 SLM 方法，通过激光将小金属粉末熔化成所需的复杂部件。普通金属包括不锈钢和钛。

哪种是理想的 3D 打印长丝？

选择材料时需要考虑的一些因素包括上面讨论过的因素，如柔韧性、强度、耐热性等，以及您在项目中的需求、材料与您打算用于项目的打印机的兼容性。评估常用的材料，如聚乳酸（PLA）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（通常称为 ABS）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（通常缩写为 PETG）等。

树脂好还是长丝好？

树脂和长丝各有优势，树脂能提供令人难以置信的细节和表面质量，而长丝能以较低的价格提供更多的材料选择。选择时请考虑您的需求、预算和打印机。

树脂和长丝哪个更适合制作微型模型？

树脂微缩模型的细节无与伦比，但需要清洗。有些长丝也能以较低的成本实现出色的细节，而且无需后期处理。

如何正确存放长丝？

如需长期储存，应使用密闭容器，内装干燥剂包，防止灯丝受潮、光照和热量波动。适当的储存可防止翘曲和分解。