>FDM 3D打印耗材入门

2024-05-24 622

初学者的耗材指南

简介

3D打印,即快速成型技术的一种,又称增材制造,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。目前初学者接触最多的,使用最广泛的材料是PLA、ABS、PETG、TPU、ABS、ASA等,这些材料您了解吗?每种类型的耗材都有独特的属性,选择合适的耗材,可以使您的打印质量有很大地不同。本页内容是为FDM 3D打印技术初学者或想了解3D打印技术的人准备的。

耗材参数介绍

熔融指数Izod缺口冲击强度拉伸强度断裂伸长率弯曲强度弯曲模量
熔指的高低影响塑料的性能。塑胶原料一般熔融指数高,则流动性大,成型加工方便,挺度与阻隔特性好;抗冲击特性、抗环境应力开裂特性、户外特性、抗化学介质特性差;熔融指数越小,则其断裂强度、硬度、韧性、耐老化稳定性等性能都有所提高。ISO冲击能的单位是kJ/m2,冲击强度是冲击能(以J计)与缺口下的面积的比值.试验结果通常是10个试样的平均值。结果的数值越大,材料的韧性越大。塑料的韧性是指抗御外来冲击力的能力,常用冲击强度值大小来表示。冲击强度是指试样受冲击破坏断裂时,单位面积上所消耗的功,它可用于评价材料的脆性或韧性程度,材料的冲击强度越高,说明其韧性越好;反之,说明材料的脆性越大。拉伸强度:TS (Tensile Stress ),又叫抗拉强度,抗张强度等。拉伸强度的定义为:标准样条在拉伸试验中,直到试样断裂为止,单位截面积上所承受的最大拉伸应力,单位为MPa。断裂伸长率:TE(Tensile Elongation),在拉力作用下,试样发生断裂时,标线间距离的增加量与初始标距的比值即为断裂伸长率。材料的断裂伸长率越大,说明其柔性越好;反之,说明其刚性越高。弯曲强度FS (Flexure Stress),材料在纵向压力下发生弯曲变形,在变形过程中,材料内应力随变形量的改变而改变,在变化过程中出现的最大应力定义为弯曲强度。单位为公斤/厘米2[帕]弯曲模量FM ( Flexure Models ),也叫弹性模量,理论认为在开始的一段变形内,存在一个弯曲应力与形变量成正比的过程,事实至少在形变量很小的时候,弯曲应力与形变量之间是成近似正比例的,弯曲模量定义为该过程中弯曲应力与形变量的比例,即弯曲应力-形变量曲线的开始部分的斜率。弯曲强度越大或模量越大说明材料不易变形。

PLA

PLA(polylactic acid)中文名聚乳酸、,又称聚丙交酯,是以乳酸为主要原料聚合得到的聚酯类聚合物,是一种新型的生物降解材料。在挤出、注塑、拉膜、纺丝等多领域有着广泛应用,尤其在3D打印行业,PLA在通常是3D打印初学者使用的第一种材料,因为它是打印的主流材料,性价比极高,打印成品效果非常优异。PLA是主流挤出型3D打印机的默认耗材,因其可以在低温下打印,不需要加热热床。PLA还是是当今市场上最环保的耗材之一,PLA来源于玉米和甘蔗等农作物,可再生且可生物降解。另外,这也使塑料在打印过程中散发出甜美的香气。多数PLA耗材不存在吸收湿气的问题,但仍建议将耗材放在干燥的环境中。总之,对于初学者,在PLA尚能满足您的打印需求前,不建议使用其他类型的材料。
特性
● 密度:1.20g/cm³
● 熔融指数:14(190℃/2.16kg)g/10min
● 拉伸强度:≥ 50MPa
● 断裂伸长率:11.2%
● 弯曲强度:91MPa
● 弯曲模量:1913MPa
● Izod缺口冲击强度:5.4kj/m²
● 热变形温度:53℃(0.45MPa)
● 风扇:100%
● 线条长度:(1.75mm) 330-335m
● 洛氏硬度:88

推荐打印参数

● 打印层厚: 0.2mm
● 打印温度: 190~220℃(推荐205℃)
● 底板温度:50-65℃
● 打印速度:30-70mm/s
● 推荐平台:玻璃/玻纤板+PVP固体胶或美纹纸

优点

一种环境友好型塑料,无毒无害无异味,相比ABS耗材更易成型,开放式3D打印机即可打印,是初学者的最好选择

PLA+

特性
● 密度:1.25g/cm³
● 熔融指数:10(190℃/2.16kg)g/10min
● 拉伸强度:≥ 60 MPa
● 断裂伸长率:23%
● 弯曲强度:76MPa
● 弯曲模量:1911MPa
● Izod缺口冲击强度:9 kj/m²
● 热变形温度:53℃(0.45MPa)
● 风扇:100%
● 线条长度:(1.75mm) 330-335m
● 洛氏硬度:88

推荐打印参数

● 打印层厚: 0.2mm
● 打印温度: 200~230℃(推荐215℃)
● 底板温度:50-65℃
● 打印速度:30-70mm/s
● 推荐平台:玻璃/玻纤板/PEI+PVP固体胶或美纹纸

优点

是在PLA基础上改性而来,相比PLA融指低,更不易拉丝,抗冲击强度更高,拉伸韧性更强,更不易断裂

RAPID PLA+

特性
● 密度:1.20g/cm³
● 熔融指数:8.2(190℃/2.16kg)g/10min
● 拉伸强度:≥ 60 MPa
● 断裂伸长率:19.1%
● 弯曲强度:80MPa
● 弯曲模量:2680MPa
● Izod缺口冲击强度:3.85 kj/m²
● 热变形温度:53℃(0.45MPa)
● 风扇:100%
● 线条长度:(1.75mm) 330-335m
● 洛氏硬度:88

推荐打印参数

● 打印层厚: 0.2mm
● 打印温度: 200~230℃(推荐220℃)
● 底板温度:40-60℃
● 打印速度:30-600mm/s
● 推荐平台:玻璃/玻纤板/PEI+PVP固体胶或平台喷雾

优点

相比PLA在高速打印时拉丝更少,悬垂更不易掉丝,同时也适用于低速打印;被施加相同的力时,相比PLA形变更小。

PLA PRO

特性
● 密度:1.25g/cm³
● 熔融指数:7-15(190-220℃/216kg)g/10min
● 拉伸强度:≥ 44 MPa
● 断裂伸长率:6%
● 弯曲强度:80MPa
● 弯曲模量:2900MPa
● Izod缺口冲击强度:5 kj/m²
● 热变形温度:57℃(0.45MPa)
● 风扇:100%
● 线条长度:(1.75mm) 330-340m

推荐打印参数

● 打印温度: 180~220℃(推荐200℃)
● 底板温度:50-65℃
● 打印速度:30-250mm/s
● 推荐平台:美纹纸,PVP固体胶,PEI

优点

涵盖PLA及部分PLA+的使用场景,相比PLA刚性更好,更不易变形,支持更广泛的打印温度,更高的打印速度,最高打印速度可达PLA的4倍。

PLA MATTE

特性
● 密度:1.31g/cm³
● 熔融指数:5-8(190℃/216kg)g/10min
● 拉伸强度:≥ 42 MPa
● 断裂伸长率:10%
● 弯曲强度:80MPa
● 弯曲模量:2825MPa
● Izod缺口冲击强度:5.9 kj/m²
● 热变形温度:58℃(0.45MPa)
● 风扇:100%
● 线条长度:(1.75mm) 330-340m

推荐打印参数

● 打印温度: 190~220℃(推荐205℃)
● 底板温度:50-65℃
● 打印速度:30-250mm/s
● 推荐平台:美纹纸,PVP固体胶,PEI

优点

哑光色PLA,相比PLA不易拉丝,不易变形,具有高达250mm/s的最高打印速度。

PETG PRO

PETG,英文名全称 Poly (ethylene terephthalateco-1,4-cylclohexylenedimethylene terephthalate) ,是一种透明、非结晶型共聚酯,PETG常用的共聚单体为1,4-环己烷二甲醇(CHDM,Cylclohexylenedimethylene),全称为聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯。它很容易打印,但显示的特性与ABS类似,是一种更中级的材料。它具有ABS的耐热性能,不含有毒气体,而且可以像PLA一样进行打磨。大多数可以打印PLA的FDM打印机都可以打印PETG,但要想正确打印这种耗材,需要付出更多的努力,尤其是在对耗材的护理方面。让PETG远离湿气是很重要的,因为它会吸收湿气,使打印质量下降。 
特性
● 密度:1.27g/cm³
● 熔融指数:8-10(190C/2.16kg)g/10min
● 拉伸强度:≥ 37MPa
● 断裂伸长率:15%
● 弯曲强度:67MPa
● 弯曲模量:1800MPa
● Izod缺口冲击强度:5.0kj/m²
● 热变形温度:66℃(0.45MPa)
● 风扇:100%
● 线条长度:(1.75mm) 330-340m

推荐打印参数

● 打印温度: 230~250℃(推荐240℃)
● 底板温度:75-90℃
● 打印速度:40-100mm/s
● 推荐平台:玻璃/碳纤维+固体胶或3M蓝色美纹纸

优点

兼具PLA的易打印特性与ABS的高耐用性,相比PLA更耐用、拥有更高的形变温度,可以用于更多的功能性应用场景,相比ABS更易打印,开放式3D打印机上即可打印。

RAPID PETG

特性
● 密度:1.26g/cm³
● 熔融指数:13-15(190C/2.16kg)g/10min
● 拉伸强度:≥ 51MPa
● 断裂伸长率:8.8%
● 弯曲强度:64MPa
● 弯曲模量:1072MPa
● Izod缺口冲击强度:4.8kj/m²
● 热变形温度:62℃(0.45MPa)
● 风扇:100%
● 线条长度:(1.75mm) 330-340m

推荐打印参数

● 打印温度: 230-260℃(推荐230℃)
● 底板温度:75-90℃
● 打印速度:30-600mm/s
● 推荐平台:玻璃/玻纤板+固体胶或3M蓝色美纹纸

优点

更适合高速打印的PETG耗材,相比PETG PRO提高了刚性。

TPU

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一类加热可以塑化、溶剂可以溶解的弹性体,具有高强度、高韧性、耐磨、耐油等优异的综合性能,加工性能好,广泛应用于国防、医疗、食品等行业。具备极高的回弹性与柔性,可拉伸至原始尺寸的5倍长度而不断裂,是优秀的弹性打印耗材,但仅支持低速打印,太高的打印速度容易发生边角翘曲。
特性
● 密度:1.21g/cm³
● 熔融指数:1.2(190℃/2.16kg)
● 拉伸强度:≥ 34MPa
● 断裂伸长率:680%
● 风扇:100%
● 线条长度:(1.75mm) 330-340m

推荐打印参数

● 打印层厚:0.2mm
● 打印温度: 210~240℃(推荐225℃)
● 底板温度:35-60℃
● 打印速度:20-40mm/s
● 回抽距离:1mm
● 回抽速度:20mm/s
● 推荐平台:玻璃/玻纤板+固体胶或3M蓝色美纹纸

优点

弹性打印耗材,具备极高的回弹性与柔性,可拉伸至原始尺寸的5倍长度而不断裂,但仅支持低速打印,太高的打印速度容易发生边角翘曲。

ASA

  ASA是由苯乙烯、丙烯腈和丙烯酸酯类橡胶体共聚而成  ,与ABS同为工程塑料,相比PLA更适用于功能性应用,相比ABS拥有更佳的抗UV光性、抗水性及热稳定性,更适合打印长期在户外使用的物品,但不适合在开放式3D打印机上打印。
特性
● 密度:1.1g/cm³
● 熔融指数:25(220℃/216kg)g/10min
● 拉伸强度:≥ 44 MPa
● 断裂伸长率:6.8%
● 弯曲强度:75MPa
● 弯曲模量:3200MPa
● Izod缺口冲击强度:5 kj/m²
● 热变形温度:105℃(0.45MPa)
● 风扇:100%
● 线条长度:(1.75mm) 330-340m

推荐打印参数

● 打印温度: 240~260℃
● 底板温度:80-100℃
● 打印速度:30-50mm/s
● 回抽距离:1-3 (mm)
● 回抽速度:20-40(mm/s)
● 回抽环境温度:50-70(C)
● 底阀间距:0.15-0.20(mm)
● 推荐平台:BuildTak ,Magigoo,PEI

优点

与ABS同为工程塑料,相比PLA更适用于功能性应用,相比ABS拥有更佳的抗UV光性、抗水性及热稳定性,更适合打印长期在户外使用的物品,但不适合在开放式3D打印机上打印。

总结

关于 3D 打印材料的选择,是由不同的条件决定的。使用 3D 打印的次数越多,就越能够测试出最适合打印件的方案。最后,所有的耗材都会吸收空气中的水分,这会损害材料的可打印性,因此请确保将3D打印机耗材存放在阴凉干燥的地方,如有必要,在使用前将其干燥。
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