2020年8月17日星期一

帶你了解幾種最常見的3D打印材料


  3D打印,是根據所設計的3D模型,通過3D打印設備逐層增加材料來制造三維產品的技術。這種逐層堆積成形技術又被稱作增材制造。3D打印綜合了數字建模技術、機電控制技術、信息技術、材料科學與化學等諸多領域的前沿技術,是快速成型技術的一種,被譽為“第三次工業革命”的核心技術。
  近年來3D打印產業受到了國內外越來越廣泛的關注,將成為下一個具有廣闊發展前景的朝陽產業。而材料是3D打印的物質基礎,逆向工程也是當前制約3D打印發展的瓶頸,這裏僅簡單介紹當前幾種常見的3D打印材料,大家可以了解了解。
  1. 工程塑料
  工程塑料指被用做工業零件或外殼材料的工業用塑料,是強度、耐沖擊性、耐熱性、硬度及抗老化性均優的塑料。工程塑料是當前應用最廣泛的一類3D打印材料,3D列印常見的有ABS、PC類材料、PLA、尼龍類材料等。
  ABS材料是FDM熔融沉積造型快速成型工藝常用的熱塑性工程塑料,具有強度高、韌性好、耐沖擊等優點,正常變形溫度超過90℃,可進行機械加工(鑽孔、攻螺紋)、噴漆及電鍍。ABS材料的顏色種類很多,如象牙白、白色、黑色、深灰、紅色、藍色、玫瑰紅色等,在汽車、家電、電子消費品領域有廣泛的應用。
  PC材料是真正的熱塑性材料,具備工程塑料的所有特性:高強度、耐高溫、抗沖擊、抗彎曲,可以作為最終零部件使用。使用PC材料制作的樣件,可以直接裝配使用,應用於交通工具及家電行業。PC材料的顏色比較單一,只有白色,但其強度比ABS材料高出60%左右,產品設計公司具備超強的工程材料屬性,廣泛應用於電子消費品、家電、汽車制造、航空航天、醫療器械等領域。
  尼龍玻纖是一種白色的粉末,與普通塑料相比,其拉伸強度、彎曲強度有所增強,熱變形溫度以及材料的模量有所提高,材料的收縮率減小,但表面變粗糙,沖擊強度降低。材料熱變形溫度為110℃,主要應用於汽車、家電、電子消費品領域。
  2. 光敏樹脂
  光敏樹脂即ultraviolet rays(UV)樹脂,由聚合物單體與預聚體組成,其中加有光(紫外光)引發劑(或稱為光敏劑)。在一定波長的紫外光(2500~300nm)照射下能立刻引起聚合反應完成固化。光敏樹脂一般為液態,可用於制作高強度、耐高溫、防水材料。常見的光敏樹脂有somos NEXT材料、樹脂somos11122材料、somos19120材料和環氧樹脂。
  環氧樹脂是一種便於鑄造的激光快速成型樹脂,它含灰量極低(800℃時的殘留含灰量<0.01%),可用於熔融石英和氧化鋁高溫型殼體系,而且不含重金屬銻,可用於制造極其精密的快速鑄造型模。
  3. 橡膠類材料
  橡膠類材料具備多種級別彈性材料的特征,這些材料所具備的硬度、斷裂伸長率、抗撕裂強度和拉伸強度,使其非常適合於要求防滑或柔軟表面的應用領域。3D打印的橡膠類產品主要有消費類電子產品、醫療設備以及汽車內飾、輪胎、墊片等。
  4. 金屬材料
  近年來,3D打印技術逐漸應用於實際產品的制造,其中,金屬材料的3D打印技術發展尤其迅速。在國防領域,歐美發達國家非常重視3D打印技術的發展,不惜投入巨資加以研究,而3D打印金屬零部件一直是研究和應用的重點。3D打印所使用的金屬粉末一般要求純淨度高、球形度好、粒徑分布窄、氧含量低。目前,應用於3D打印的金屬粉末材料主要有鈦合金、鈷鉻合金、不鏽鋼和鋁合金材料等,此外還有用於打印首飾用的金、銀等貴金屬粉末材料。
  鈦是一種重要的結構金屬,鈦合金因具有強度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點而被廣泛用於制作飛機發動機壓氣機部件,以及火箭、導彈和飛機的各種結構件。鈷鉻合金是一種以鈷和鉻為主要成分的高溫合金,它的抗腐蝕性能和機械性能都非常優異,用其制作的零部件強度高、耐高溫。采用3D打印技術制造的鈦合金和鈷鉻合金零部件,強度非常高,尺寸精確,能制作的最小尺寸可達1mm,而且其零部件機械性能優於鍛造工藝。
  不鏽鋼以其耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質和酸、堿、鹽等化學浸蝕性介質腐蝕而得到廣泛應用。不鏽鋼粉末是金屬3D打印經常使用的一類性價比較高的金屬粉末材料。3D打印的不鏽鋼模型具有較高的強度,而且適合打印尺寸較大的物品。
  5. 陶瓷材料
  陶瓷材料具有高強度、高硬度、耐高溫、低密度、化學穩定性好、耐腐蝕等優異特性,在航空航天、汽車、生物等行業有著廣泛的應用。但由於陶瓷材料硬而脆的特點使其加工成形尤其困難,特別是複雜陶瓷件需通過模具來成形。模具加工成本高、開發周期長,難以滿足產品不斷更新的需求。
  3D打印用的陶瓷粉末是陶瓷粉末和某一種粘結劑粉末所組成的混合物。由於粘結劑粉末的熔點較低,激光燒結時只是將粘結劑粉末熔化而使陶瓷粉末粘結在一起。在激光燒結之後,需要將陶瓷制品放入到溫控爐中,在較高的溫度下進行後處理。陶瓷粉末和粘結劑粉末的配比會影響到陶瓷零部件的性能。粘結劑份量越多,燒結比較容易,但在後置處理過程中零件收縮比較大,會影響零件的尺寸精度。粘結劑份量少,則不易燒結成形。顆粒的表面形貌及原始尺寸對陶瓷材料的燒結性能非常重要,陶瓷顆粒越小,表面越接近球形,陶瓷層的燒結質量越好。
  6. 其他3D打印材料
  除了上面介紹的3D打印材料外,目前用到的還有彩色石膏材料、人造骨粉、細胞生物原料以及砂糖等材料。
  彩色石膏材料是一種全彩色的3D打印材料,是基於石膏的、易碎、堅固且色彩清晰的材料。基於在粉末介質上逐層打印的成型原理,3D打印成品在處理完畢後,表面可能出現細微的顆粒效果,外觀很像岩石,在曲面表面可能出現細微的年輪狀紋理,因此,多應用於動漫玩偶等領域。

  3D打印技術與醫學、組織工程相結合,可制造出藥物、人工器官等用於治療疾病。加拿大目前正在研發“骨骼打印機”,利用類似噴墨打印機的技術,將人造骨粉轉變成精密的骨骼組織。打印機會在骨粉制作的薄膜上噴灑一種酸性藥劑,使薄膜變得更堅硬。

3D打印機擺放位置與日常保養


  首先確立打印平台的水平位置,否則在打印過程中會帶來許多麻煩。如果可以不妨在每次打印前用一張紙來做一個快速的檢測:將你的打印噴頭Z軸設置在打印第一層的高度(大約就是一張紙的厚度,稍微多一點點),把紙插入到打印平台和噴頭之間。前後左右移動噴頭到打印平台的四個角和中心,如果碰頭能自由移動而不碰到紙張,逆向工程那麼你的打印平台基本上就調平了。
  3D打印機日常保養
  首先,每天開啟3D打印機打印前,做一些必要檢查:如噴頭是否有堵塞或損壞現象,各部分連接線是否正常,電機軸承和導軌是否缺油,平台是否校准等。噴頭內有滯留物的要立即清理幹淨,零件有損壞或老化的要及時更換,定期給運動部件添加潤滑油,螺母松動的要擰緊。
  其次,3D打印機在打印過程中,3D列印各參數設定不要超出設備的限制范圍,否則不能打印出合格的產品,溫度過高或者負載過大等問題也會對設備有損害。還有就是打印過程中發現什麼不對勁的地方,有必要時一定要停機處理,不要因為顧慮停機要重新打印就讓設備帶病繼續工作。
  最後,打印完成後要做好清潔工作,3D打印機的噴頭、平台、導軌、電機、風扇等上面的汙垢要清理幹淨,不要長時間積累造成最後不好清理。
  3D打印機使用注意事項
  1、當你打印一個新東西,可以先用打印機的最低設置(即高速,低精度)先快速實驗一下。因為你肯定不願意花了n個小時打印完成之後發現物品的大小或者什麼地方不對!
  2、如果你使用ABS塑料打印的話,產品設計公司要確保將你的打印平台預熱到它的最高溫度,因為溫度越高越能防止ABS材料在打印過程中卷邊翹起。
  3、如果是用PLA塑料打印的話,則可以不用加熱的打印平台,在你的平台上粘上一層藍色畫匠布基膠帶,它比傳說中的膠帶便宜也好用。
  4、對於加熱的打印平台,Kapton膠帶是最合適的,因為它比藍色畫匠膠帶布基膠帶有更好的耐熱和散熱性。

  5、多了解你選擇的打印材料的屬性。在個人3D打印中使用的兩種主流塑料是ABS和PLA。每種都有它自己的特性,比如熔化溫度和出料速度。確保你設置的打印機各項數據能支持你所使用的打印材料。

影響桌面級3D打印機發展的局限性有哪些?


  3D打印機打印技術,要數國外的最先進了,在國內,我們打印的產品大多都是靜態的,供觀賞用的居多,但是國外卻利用3D打印機成功制作出了手槍,並成功發射了50發子彈,這一消息出來,震驚全球,人們對3D打印的如此高超的作用和前景更加充滿吸引,但是這只是3D打印表面風光的一面,在實際中有著諸多因素制約著他們的發展,逆向工程下面詳細描述3D打印機發展受那些的制約,限制3D打印機快速的發展。
  3D打印機打印素材的要求特別高,因為打印不同的產品需要不同的耗材,並應用於不同的行業,市面上最主流的耗材也就是塑料類、亞力克、陶瓷、樹脂、玻璃、這些耗材遠遠不能滿足3D打印的需求。因此:
  耗材價格昂貴
  最便宜的3D打印耗材——ABS塑料,價格都在每公斤百元左右。SLA和SLS型打印機所用耗材的價格更在每公斤千元以上。打印一個物品,所費原料的價錢就會比商店中的成品高幾倍乃至幾十倍。
  需要額外工序
  只有極簡單、要求極低的物品或一次性用品可在打印後直接使用。3D列印大部分物品都需要手工後處理工序,這些額外的工序使得3D打印無法做到“所打即所得”,會嚴重挑戰用戶的技能和耐心。打印產品的時候需要有專門的人在機器旁邊看著,減小出錯的幾率。
  維護不易
  如:幾千元的FDM型打印機一般用戶根本搞不定;SLA涉及到有毒原料的保存問題;SLS對工作環境要求相對苛刻,使用和維護工序複雜等。
  高分辨率打印設備的價格高昂
  SLA(立體光固化成型)和SLS(選擇性激光燒結)打印機的精度高、產品設計公司速度快,但是最便宜的設備價格也要10萬元左右。
  3D模型難獲得
  打印物品需要先有該物品的3D數據或模型。這些模型要麼由用戶手工創建或修改,要麼通過3D掃描儀掃描。前者需要有深厚的3D設計和軟件操作經驗,超出一般用戶的能力范圍;後者需要昂貴的3D掃描儀,價格基本上也都在10萬元以上。
  可使用的耗材種類很有限
  主流3D打印機所使用的耗材(原料)通常為塑料、樹脂和金屬粉末,家庭中經常用到食品、陶瓷、木頭、玉石、布匹等物品一般無法用桌面級打印機打印。
  只能打印簡單材料的物品

  常見的3D打印機都只能打印一、兩種耗材,複合材料的物品無法打印。即使可打印的材料,其強度、韌性和顏色等指標也經常達不到實用要求。無可否認,3D打印的前景是非常大的,但面對這如此多局限性,桌面級3D打印機發展的道路還很遙遠,有待時間的進一步考驗。

包包常見的問題有哪些怎麼解決


  包包對於女性來說,可以說是出街必備呀!就算再貴,只要是自己喜歡的款式,吃幾個月土都要入手啊。但是大多數的朋友們有了名牌皮包之後就不怎麼愛惜,因此也常常會出現一些讓他們煩惱的事情。
  包包染色
  淺色的包包很容易被深色的衣服染色,自助洗衣加盟這樣包包就變得很難看,怎麼辦呢?幹洗店加盟哪個好?大家可以用洗面奶去除,將洗面奶擠到化妝棉上去擦拭染色的部位;如果皮包染色的情況不嚴重的話,可以嘗試用牙膏來做清洗。選擇普通牙膏,擠在染色的部位上,用平時刷鞋子的毛刷輕輕刷洗,很快就可以解決掉皮包染色怎麼清洗的問題啦!
  包包發黃
  用布蘸加了水的酒精輕輕的檫到幹淨為止。95%酒精,和水的比例為1:1,也可以用牙膏,或者風油精對汙漬的擦除。
  包包圓珠筆印
  皮革保養劑是較容易想到的清潔方法了,直接在網上或者超市買一支專用皮革保養劑配合清潔就可以去除圓珠筆筆跡。白醋也是能去除圓珠筆跡的好幫手。不妨先將洗滌劑塗在有汙跡的地方,用一把軟毛刷蘸少許加水稀釋過的白醋溶液,在帶有汙跡部位反複輕刷投幣式洗衣加盟,較後再輕輕揉搓便可去除這些汙跡。
  包包拉鏈生鏽

  去除包包拉鏈上的鏽,常見的方法就是蠟。把蠟塗抹在拉鏈上,來回的拉數次,不但能除去拉鏈上的鏽,而且使拉鏈順滑,道理很簡單,由於蠟和拉鏈上的鏽磨檫,使蠟和鏽混合物不同程度的掉落。檸檬也可以去除鏽漬,將鮮檸檬榨出汁,滴在鏽跡上,用手揉搓,直至鏽斑去掉,或者用10%的檸檬酸溶液,或10%草酸溶液將汙處濕潤,然後泡入濃鹽水中,次日洗滌漂淨即可。

衣物串色嚴重怎麼能解決


  平常我們洗衣服總是習慣性的把白色的衣服和其它衣服放到一起洗,這樣白衣服很容易染上其它衣服的顏色,今天,就讓幹洗專家來叫我們怎麼解決衣物串色的問題吧。
  1氯漂法
  可以用1%~2%次氯酸鈉溶液,低溫漂白,水溫18~20攝氏度,采用全部浸泡法,幹洗店加盟哪個好?衣物要全部浸到液面下,每隔5~10min,自助洗衣加盟翻動一下並細心觀察,一般10~20min就可以去除。注意汙漬去除後,要用清水徹底漂洗,然後加入2g/L硫代硫酸鈉進行脫氯,浸泡5min後用清水漂洗幹淨,之後脫水晾幹即可。含有蛋白纖維面料、帶有真皮、皮革附件和塗層的面料不可氯漂。
  2氧漂法
  可以用過氧化氫或彩漂粉。下面介紹用彩漂粉去除法,每件衣服加入20~30g彩漂粉,水溫70~80攝氏度,水6~8kg,溶劑充分溶解後,將衣物全部浸泡到溶液中,反複拎洗,然後浸泡5~10min,細心觀察汙漬顏色變化,汙漬去除後馬上用清水漂洗幹淨,投幣式洗衣加盟過酸中和後脫水甩幹晾幹。需要注意的是帶有真皮、毛皮附件和塗層的面料,不可高溫氧漂。

  白色衣物與彩色衣物為什麼會串色,主要取決於染色牢度,色牢度好的不易脫色,色牢度差的容易脫色,白色衣物在與其他衣服混洗的時候,可以檢查一下色牢度。將白布用水或是四氯乙烯等幹洗溶劑潤濕,放在待檢測衣物上,輕輕摩擦,檢查白布搭色程度。或采用適當溫度的洗滌劑在衣物不顯露部位,處理幾分鍾,待其幹燥後,檢查衣物的褪色狀況。