Allo stato attuale, ci sono circa 14 tipi di materiali che possono essere utilizzati normalmente su stampanti 3D e 107 tipi di materiali sono stati combinati ed evoluti su questa base. La maggior parte di questi materiali sono fili, polveri o liquidi viscosi.
La tecnologia di stampa 3D è in circolazione da decenni. Dalla sua commercializzazione nel 1980, è stato ampiamente utilizzato nella lavorazione, nella produzione automobilistica e in altre industrie, ed è stato anche gradualmente promosso in settori come l'edilizia, l'assistenza medica, la creatività culturale e il restauro di reliquie culturali.
Allo stato attuale, ci sono quattro metodi principali per polimerizzare e formare materiali di stampa 3D: riscaldamento, raffreddamento, irradiazione ultravioletta e sinterizzazione laser. Dal confronto dei costi di varie tecnologie, il Fused Deposition Modeling (FDM) è senza dubbio il costo complessivo più basso, quindi la popolarità è relativamente alta. Dal punto di vista dei materiali, i più comuni sono i fili dei fusibili e i materiali sono principalmente ABS, gomma sintetica, cera fusa e termoplastici in poliestere. Oltre alla più economica modellazione a deposizione fusa (FDM), la sinterizzazione laser selettiva (SLS) è attualmente la tecnologia di stampa 3D più accurata e molti modelli medici e modelli aeronautici vengono stampati utilizzando questa tecnologia. Tuttavia, dalle attuali applicazioni pratiche, i materiali di consumo disponibili per la stampa 3D non sono molto ricchi. Sebbene anche la tecnologia di stampa 3D di farina d'ossa, idrogel, cellule e altri bio-inchiostri come materiali di consumo sia stata sviluppata e testata con successo, la distanza Le applicazioni di produzione su larga scala hanno anche un lungo tempo di sviluppo.
Dal punto di vista dei materiali, sono suddivisi in materiali metallici, materiali biologici e materiali non metallici e non biologici in base alle loro differenze.
1. Principali materiali metallici
1) La lega di titanio è uno dei metalli strutturali più importanti scoperti dall'uomo. Le leghe di titanio sono ampiamente utilizzate in vari campi grazie alla loro altissima resistenza, eccellente resistenza alla corrosione e resistenza alle alte temperature. A causa delle caratteristiche del materiale, le leghe di titanio hanno i vantaggi di alta resistenza e bassa densità, buone prestazioni di scarico, tenacità e buona resistenza alla corrosione. La produzione annuale di leghe di titanio nel mondo ha raggiunto più di 40.000 tonnellate e ci sono più di 30 tipi di leghe di titanio. Tra questi, le leghe di titanio più utilizzate sono TI6AI4V (TC4), TI5AI2.5Sn (TA7) e titanio puro industriale (TA1 / TA2 / TA3) ).
Utilizzato principalmente nella società EOS serie M, società di sistemi 3D SPRO serie SPRO attrezzature per lo stampaggio di polveri metalliche. Utilizzato nel settore aerospaziale, impianto medico, produzione di fascia alta, ecc.
2) La polvere di ferro e acciaio si riferisce principalmente all'aggregato di particelle di ferro con un diametro inferiore a 0,5 mm, il colore è nero e la principale materia prima della metallurgia delle polveri. In termini di proprietà del materiale, il ferro metallico completamente puro è bianco-argento. Il motivo per cui la polvere di ferro è nera è dovuto all'assorbimento della luce. La polvere di acciaio ha un'elevata resistenza, un'elevata levigatezza superficiale, una forte resistenza alla corrosione e una bassa flessibilità.
Utilizzato principalmente nella società EOS serie M, società di sistemi 3D SPRO serie SPRO attrezzature per lo stampaggio di polveri metalliche. Per la produzione industriale, la progettazione di modelli, la costruzione, ecc.
3) L'uso della polvere di lega di alluminio nel campo della stampa 3D è molto simile a quello della polvere di titanio e della polvere di ferro e viene utilizzato principalmente nelle apparecchiature di sinterizzazione laser selettiva (SLS).
4) Altri materiali metallici per la stampa 3D includono oro e argento, lega di tungsteno, lega di rame, ecc.
2. Materiali biomateriali
1) La tecnologia di stampa 3D dei biomateriali ha sviluppato prospettive molto ampie in campi biomedici come la medicina rigenerativa, l'ingegneria tissutale, lo sviluppo di farmaci e gli ausili medici. I principali materiali utilizzati includono cellule viventi, materiali polimerici biomedici e materiali inorganici. , materiali idrogel, polietereterchetone (PEEK).
2) Il PEEK è un tecnopolimero dalle prestazioni eccellenti, con resistenza alle alte temperature, autolubrificazione, stabilità chimica, resistenza alle radiazioni e proprietà elettriche, nonché eccellenti proprietà meccaniche, che possono essere utilizzate nella produzione di macchinari e nella produzione aerospaziale. Nel campo della biomedicina, il PEEK ha un'eccellente biocompatibilità. Rispetto agli impianti realizzati con materiali metallici, il suo modulo elastico è più vicino a quello dell'osso umano, il che riduce notevolmente il divario tra il modulo elastico del metallo e l'osso umano. Le proprietà meccaniche degli impianti PEEK possono soddisfare le normali esigenze fisiologiche del corpo umano, quindi il PEEK è un buon materiale implantare ortopedico. Rispetto agli impianti metallici, il modulo elastico del PEEK è vicino a quello dell'osso corticale. In secondo luogo, il PEEK può trasmettere radiografie, TC o risonanza magnetica senza artefatti, quindi è più facile monitorare la crescita ossea e il processo di guarigione.
3. Oltre a metalli e biomateriali, altri materiali di stampa includono plastica, resine fotosensibili, cere, gesso, nylon, ceramica.
1) I materiali plastici sono anche chiamati resina, che può cambiare liberamente la sua forma e il suo stile, ed è molto comodo da usare. In campo industriale, PP / HDPE / LDPE / PVC / PS sono noti come le prime cinque materie plastiche per uso generale. Ma nella stampa 3D, i materiali più comunemente usati sono ABS e PLA. Sono utilizzati principalmente nella produzione di macchinari, nella progettazione di modelli, nell'istruzione e nell'assistenza medica, nella tecnologia dell'abbigliamento, ecc.
2) La resina fotosensibile è comunemente nota come colla shadowless polimerizzabile ai raggi UV o resina UV (colla). Le resine fotosensibili sono generalmente conservate allo stato liquido e sono spesso utilizzate per produrre materiali ad alta resistenza, ad alta temperatura, impermeabili e di altro tipo. Con l'avvento della tecnologia di stampa 3D SLA, questo materiale ha iniziato a essere utilizzato nel campo della stampa 3D. Le resine fotosensibili tradizionali sono utilizzate in gioielleria, progettazione di modelli, produzione di macchinari, ecc. E le resine fotosensibili ad alte prestazioni sono utilizzate nella produzione su larga scala di beni di consumo e prodotti finali industriali.
3) Il punto di congelamento della cera è relativamente alto, a 38-90°. La stampante 3D a cera professionale più comune è la serie PROJET 3500 della società americana di sistemi 3D. La cera per la stampa 3D è una cera industriale speciale. L'effetto di stampa finale è molto delicato, la superficie dell'oggetto è liscia e piena di texture, con buoni dettagli e ottima precisione. gradi, come mostrato in Fig. Utilizzato principalmente in fusione di gioielli, micro dispositivi medici, impianti medici, figurine, ecc.
4) Il materiale in gesso è uno dei cinque principali materiali in gel e il gesso utilizzato per le apparecchiature di stampa 3D è solitamente polvere bianca. La polvere di gesso viene utilizzata principalmente come stampante di stampa tridimensionale (3DP). L'ugello del legante può essere aggiunto con cartucce d'inchiostro a colori allo stesso tempo, e il colore è integrato nel raccoglitore durante la stampa, in modo da colorare il modello, rendendo questo processo l'attuale La tecnologia di stampa 3D a colori più matura. Utilizzato principalmente per la progettazione di modelli, la produzione di macchinari, l'istruzione e l'assistenza medica, ecc.
5) I materiali in nylon sono anche noti come ruota resistente (PA). I materiali in nylon sono solitamente oggetti bianchi in polvere molto fine. I prodotti di stampa 3D in nylon hanno le caratteristiche di alta resistenza, alta precisione, buona tenacità, ecc. E possono resistere a determinate pressioni. Comunemente usato in modelli complessi, modelli concettuali, piccoli modelli, illuminazione e produzione funzionale.
6) I materiali ceramici hanno eccellenti prestazioni ad alta temperatura, alta resistenza, alta durezza, bassa densità e buona stabilità chimica, rendendoli ampiamente utilizzati nel settore aerospaziale, automobilistico, biologico e in altri settori. Secondo le diverse forme di materiali ceramici, è possibile utilizzare diverse tecnologie di stampa 3D per formare. Le tecniche comuni sono le seguenti:
A. Fused Deposition Modeling (FDM), che utilizza principalmente pasta ceramica per produrre porcellana per la visualizzazione e l'uso.
B. Stereo litografia Aspetto (SLA), utilizzando liquame ceramico mescolato con resina fotosensibile, utilizzato principalmente in prodotti dentali, implantsmo, gioielli, ecc.
C. Sinterizzazione laser selettiva (SLS), utilizzando materiali in polvere ceramica, a causa della sua precisione relativamente bassa e degli elevati requisiti per la polvere, questa tecnologia non viene utilizzata molto.