3D打印材料都有哪些類型?它們適合應(yīng)用于哪些領(lǐng)域?
http://m.mattsalter.com2021年08月04日 10:43教育裝備網(wǎng)
3D打印材料是3D打印機打印物品的必需品,在日常中大家比較耳熟的大概也就是ABS,PLA之類的材料,其他的材料可能接觸的少,也不清楚是否可用于3D打印。今天就來講講3D打印材料的其他類別,都能應(yīng)用于哪些領(lǐng)域。
第一類:陶瓷材料,主要包含粘土、高嶺土等天然硅酸鹽材料和高純度人工合成材料如氧化物陶瓷材料、氮化物陶瓷材料、碳化物陶瓷材料等。因為陶瓷材料大多數(shù)熔點很高乃至無熔點,很難利用外部能量進(jìn)行直接成形,大多數(shù)需要在成形后進(jìn)行再處理(烘干、燒結(jié)等)才可以得到最終的產(chǎn)品,這便限定了陶瓷材料在3D打印行業(yè)的推廣。但是陶瓷材料具有硬度高、耐高溫、物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等聚合物和金屬材料不具有的優(yōu)勢,因而在航天航空、電子、汽車、能源、生物醫(yī)療等行業(yè)有廣泛性的應(yīng)用前景。
第二類:生物材料,主要包含生物醫(yī)用金屬材料、生物醫(yī)用高分子材料、生物醫(yī)用陶瓷材料和生物衍生材料。之中生物衍生材料是由通過特殊處理的天然生物組織形成的生物醫(yī)用材料,也稱之為生物再生材料。生物材料在3D打印中的運用能夠 分成兩個領(lǐng)域,第一類是按照生物材料可降解、熔點低、具有生物特性、環(huán)保等特點而將之運用于食品加工、食品包裝等領(lǐng)域;第二類按照生物材料的可再生性、組織相容性和誘導(dǎo)性、力學(xué)順應(yīng)性及降解順應(yīng)性而被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,生物材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的運用能夠 分成假體的制造,細(xì)胞三維間接組裝制造和細(xì)胞三維的直接制造三個層次。
第三類:橡膠材料,橡膠類材料具有各類彈性材料特點,如肖氏A級硬度、斷裂伸長率、抗撕裂強度和拉伸強度,使其特別適合運用在需要防滑或柔軟表面的領(lǐng)域,如消費類電子產(chǎn)品、醫(yī)療器械和汽車內(nèi)飾件等。
第四類:光敏樹脂材料,主要包含丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂及聚酯樹脂等的光固化樹脂材料。這類材料可以在紫外光的照射下產(chǎn)生聚合反應(yīng)而凝固,通常呈現(xiàn)出液體狀態(tài)?梢杂脕碇圃旌教旌娇沼萌~片、齒輪等結(jié)構(gòu)零件。
第五類:工程塑料材料,主要包含ABS材料、聚碳酸酯材料和聚酰胺材料。ABS材料兼?zhèn)洹皥皂g、質(zhì)硬、剛性”等特點,因而在機械、電氣、紡織、汽車、飛機、輪船等制造工業(yè)及化工中得到了廣泛性的應(yīng)用。聚碳酸酯材料具有較好的抗沖擊、抗熱畸變特性,阻燃性好、硬度高,因而適用于制造轎車和輕型卡車的各類零部件,主要聚集在照明系統(tǒng)、儀表板、加熱板、除霜器及保險杠等領(lǐng)域。聚酰胺材料別稱尼龍材料,具有強韌、耐磨、自潤滑、適合的溫度范圍廣等特點,主要替代銅和別的有色金屬來制造機械、化工、電器零件,如柴油發(fā)動機燃油泵齒輪、水泵、高壓密封圈、輸油管等。
第六類:金屬材料,主要包含鈦合金材料、不銹鋼材料、鋁合金材料、別的貴金屬材料等。鈦合金材料強度高、耐熱性高。對比別的金屬,鈦合金還具有抗蝕性好、低溫特性好、化學(xué)活性大等優(yōu)勢,因而被廣泛運用于制作飛機發(fā)動機壓氣機部件,火箭、導(dǎo)彈和高速飛機的結(jié)構(gòu)件等領(lǐng)域。不銹鋼材料具有易焊接性、耐腐蝕性、強拋光性及耐熱性等優(yōu)勢,被廣泛運用于工程建筑領(lǐng)域、食品加工、餐飲、釀造、化工和醫(yī)療器械領(lǐng)域。鋁合金材料具有密度小、熔點低、可塑性強等特點。鋁合金是現(xiàn)階段應(yīng)用數(shù)最多的合金,被廣泛運用于航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中。別的貴金屬材料如黃金材料,具有導(dǎo)電性好、導(dǎo)熱性好、穩(wěn)定性高等特點,主要應(yīng)用于電子、化學(xué)工業(yè)、航空航天等對材料有特殊性標(biāo)準(zhǔn)的領(lǐng)域。
第七類:砂石材料,主要為石英砂。在3D打印中,按照它的傳統(tǒng)功能和特性,砂石材料主要運用在建筑之中,制造一些建筑材料或結(jié)構(gòu)。低成本、高效率及其環(huán)保是砂石材料在3D打印建筑領(lǐng)域的優(yōu)勢。
第八類:石墨烯材料,是一種以sp雜化銜接的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的新材料。石墨烯材料具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性,可用作取代各類傳統(tǒng)材料,被覺得是一種將來革命性的材料。伴隨著石墨烯制備水平的發(fā)展和石墨烯運用技術(shù)水平的發(fā)展,石墨烯材料可以運用在大量的下游產(chǎn)品和領(lǐng)域中。按照中國科學(xué)院預(yù)估,到2024年左右,石墨烯器件有希望取代互補金屬氧化物半導(dǎo)體器件,在納米電子器件,光電化學(xué)電池、超輕型飛機材料等研究領(lǐng)域獲得運用。
第九類:纖維素材料,是一種由葡萄糖構(gòu)成的大分子多糖,不溶于水及一般有機溶劑。纖維素是植物細(xì)胞壁的主要成分,是大自然中遍布最廣、含量最多的一種多糖,占植物界碳含量的50%之上。研究人員一直專注于開發(fā)使用纖維素進(jìn)行3D打印的方式 ,現(xiàn)階段已有了一些提升。纖維素材料還存有一些欠缺,例如其成本高、擴(kuò)展性差及其和塑料結(jié)合會產(chǎn)生污染物等。
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責(zé)任編輯:黃程程
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