3D打印技术虽被大众熟知能制造多样物品,但其技术原理与材料选择实则蕴含深厚学问。依据工艺差异,3D打印可分为3DP、DLP、LOM、SLS、SLA、FDM等多种技术路径,每种技术对应的打印材料各不相同:SLS工艺通常选用金属粉末作为原料,SLA技术则依赖光敏树脂,而FDM设备适配材料范围较广,涵盖ABS塑料、PLA塑料等。
据不完全统计,当前3D打印材料种类已突破200种,但在实际生产中仍显不足——现实产品种类繁多,材料组合复杂,200余种材料远不能满足需求。为便于系统理解,可将这些材料划分为生物类、石化类、金属类、石灰混凝类等大类进行分类介绍,以下为各类材料特性及应用场景详解:
一、金属材料(不锈钢、金、银、钛金属等)
不锈钢:具备高硬度与强牢固度特性,通过SLS技术进行3D烧结,支持银色、古铜色、白色等多种颜色选择,可应用于模型制作、现代艺术品创作及功能性装饰品生产。
金/银/钛金属:金、银等贵金属材料同样采用SLS粉末烧结工艺,主要用于定制化饰品制造;钛金属作为高端3D打印常用材料,多用于航空飞行器关键构件生产。
二、ABS塑料类
ABS塑料是FDM技术最常用的打印材料之一,具备丰富的颜色选择,广泛用于创意家居饰品、乐高积木等趣味玩具制作,深受消费级3D打印机用户青睐。该材料通常以细丝盘装形式供应,经打印机喷嘴加热至熔点以上1-2℃后熔解,喷出后快速凝固。需注意的是,由于不同品牌ABS材料熔点存在差异,且部分打印机喷嘴温度不可调,建议优先选用原厂配套材料以确保打印质量。
三、PLA塑料熔丝
PLA塑料熔丝是消费级3D打印领域的高频使用材料,具有可降解特性,属于环保型材料。其优势在于无需加热打印平台(与ABS不同),操作简便,尤其适配低端3D打印机。PLA材料提供多种颜色选择,涵盖半透明红、蓝、绿及全透明等类型。不过,与ABS类似,其通用性仍需进一步提升,建议优先匹配原厂材料以避免打印问题。
四、陶瓷粉末
陶瓷粉末材料通过SLS技术进行烧结成型,经上釉处理后可制成食品容器,常见应用包括个性化杯子等日用品。需注意的是,3D打印完成的陶瓷制品需进行后续高温烧制工序,以提升强度与耐用性。
五、树脂材料
树脂材料是SLA光固化成型技术的核心原料,涵盖透明、半固体等多种类型。以光聚合树脂为例,可打印高精度的生物医学模型(如透明肝脏模型),其成型精度优于FDM技术,适用于设计验证及医用模型制作。
六、石墨烯材料
石墨烯作为材料科学领域的新兴明星,是目前已知最轻薄且强度最高的纳米材料。科学家将其与3D打印技术结合,为增材制造材料体系注入新活力,该材料被认为具有颠覆性潜力,或将永久改变制造业格局。
除上述材料外,3D打印材料还在不断拓展边界,水泥、岩石、纸张、盐等非常规材料已进入研究应用阶段。例如,利用混凝土打印房屋、以木板或纸张打印家具等创新实践已有案例。随着材料科学与打印技术的持续进步,3D打印有望为日常生活创造更多可能性。