3D打印是一个涵盖多个成型技术的总称,每个3D打印成型技术都有其优点和局限性,并且每个过程都比其他应用程序更适合某些应用程序。
在本文中,我们提供了根据已定材料和零件特征两种方法来帮助你选择适合你需求的3D打印工艺。使用以下内容作为快速参考,以确定最能满足设计要求的工艺。
按材料选择:
3D打印材料通常采用细丝、粉末或树脂材料(取决于所使用的3D打印工艺)。虽然现在有一些其他材料(如陶瓷或复合材料),但塑料和金属是3D打印的两大主要材料组。塑料又可进一步分解为热塑性塑料和热固性塑料。
如果所需材料已知,则选择3D打印工艺相对容易,因为只有少数技术可以使用相同的材料生产零件。在这些情况下,选择过程通常会变成成本与属性的比较。
热塑性塑料:
热塑性塑料最适合功能性应用,包括最终用途零件和功能原型的制造。
它们具有良好的机械性能和高抗冲击性、耐磨性和耐化学性。它们还可以填充碳、玻璃或其他添加剂以增强其物理性能。3D打印的工程热塑性塑料(如尼龙、PEI和ASA)被广泛用于生产工业应用的最终用途部件。
SLS零件具有更好的机械和物理性能以及更高的尺寸精度,但FDM更经济且交货时间更短。
| 典型的3D打印热塑性塑料 |
SLS | 尼龙PA、TPU |
FDM | PLA、ABS、PETG、尼龙PA、PEI、ASA、TPU |
热固性塑料(树脂):
热固性树脂(树脂)更适用于美学很重要的应用,因为它们可以生产具有光滑的注塑表面和精细细节的零件。
通常,它们具有高刚度但比热塑性塑料更脆,因此它们不适合功能性应用。提供专为工程应用(模仿ABS和PP的特性)或牙科插入物和植入物而设计的特种树脂。
材料喷射生产的零件具有卓越的尺寸精度和通常更光滑的表面,但成本高于SLA/DLP。两种工艺都使用类似的光固化丙烯酸基树脂。
| 典型的3D打印热固性材料(树脂) |
材料喷射 | 标准树脂、DigitalABS、耐用树脂(类PP)、透明树脂、牙科用树脂 |
SLA/DLP | 标准树脂、坚韧树脂(类 ABS)、耐用树脂(类 PP)、透明树脂、牙科用树脂 |
金属:
金属3D打印部件具有优异的机械性能,可以在高温下运行。3D打印的自由曲面功能使其成为航空航天和医疗行业轻型应用的理想选择。
DMLS/SLM零件具有卓越的机械性能和公差,但粘合剂喷射最多可便宜10倍,并且可以生产更大的零件。
| 典型的3D打印金属材料 |
DMLS/SLM | 不锈钢、钛、铝 |
SLA/DLP | 不锈钢 |
其他材料:
其他材料也可以3D打印,但它们的应用并不广泛,因为它们的应用是有限的。这些材料包括陶瓷和砂岩,带有粘合剂喷射的全彩。
| 典型的 3D 打印金属材料 |
粘合剂喷射 | 沙子、陶瓷 |
按零件特征选择:
功能优先还是视觉外观优先在选择过程的早期需确定主要的设计考虑是很重要的。根据经验,热塑性塑料更适合功能性零件,而热固性塑料最适合视觉外观零件。
功能:
以下内容可以帮助你根据功能部件和原型的常见设计要求确定最合适的3D打印工艺。
l 在设计会干扰其他组件的零件时,定义必要的公差水平很重要。根据经验,选择尺寸精度更高的工艺会增加成本。另一种选择是在3D打印后完成具有关键尺寸或小细节的特征(例如通过钻孔或攻丝)。
l 整体零件强度取决于不同的机械和物理特性。为简化选择,可使用材料抗拉强度作为指导。当需要高强度和刚度时,用连续碳纤维增强的金属3D打印或FDM打印是最佳解决方案。
l 工程3D打印材料具有特殊属性,例如耐热性、阻燃性、耐化学性或经生物相容性或食品安全认证的材料。
l 柔韧性可以定义为高断裂伸长率,其中TPU等热塑性塑料可用于SLS和FDM,或低硬度,其中具有橡胶质感的材料可用于SLA/DLP和材料喷射。
视觉外观:
当视觉外观是主要关注点时,可以使用以下内容简化3D打印工艺选择。
l SLA/DLP和材料喷射都可以生产具有光滑的、类似于注塑模具的表面光洁度的零件。两种工艺的主要区别(除了成本)是材料喷射中的支撑是可溶的,而在SLA/DLP中则需要在打印后手动去除,在表面留下需要后处理的小痕迹(打磨或抛光)。
l 材料喷射可生产完全透明的部件,而SLA/DLP部件则是半透明打印,并且可以进行后处理以达到几乎100%的光学透明。
l 有特殊纹理,诸如木材状或类金属面漆,可以使用印刷woodfill或metalfill FDM长丝。类似橡胶的部件很软(肖氏硬度 <70A)并且可以弯曲和压缩。
l 材料喷射和粘合剂喷射是目前唯一提供全彩打印功能的3D打印工艺。材料喷射具有优势,因为它提供具有更好物理特性和多材料能力的材料。另一种选择是在打印后对模型进行底漆和涂漆,或使用具有双挤出功能的FDM打印机(仅限两种颜色)。