3D打印用常用的材料是什么

3D打印材料大解析

3D打印，是根据所设计的3D模型，通过3D打印设备逐层增加材料来制造三维产品的技术。这种逐层堆积成形技术又被称作增材制造。3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多领域的前沿技术，是快速成型技术的一种，被誉为“第三次工业革命”的核心技术。

3D打印制造技术主要由3个关键要素组成：

一是产品需要进行精准的三维设计，运用计算机辅助设计(CAD)工具对产品全方位精准定位

二是需要强大的成型设备

三是需要满足制品性能和成型工艺的材料。

由于3D打印制造技术完全改变了传统制造工业的方式和原理，是对传统制造模式的一种颠覆，因此3D打印材料成为限制3D打印发展的主要瓶颈，也是3D打印突破创新的关键点和难点所在，只有进行更多新材料的开发才能拓展3D打印技术的应用领域。目前，3D打印材料主要包括聚合物材料、金属材料、陶瓷材料和复合材料等。

3D打印聚合物3D打印无人机

工程塑料

工程塑料指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。工程塑料是当前应用最广泛的一类3D打印材料，常见的有丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚酰胺(PA)、 聚碳酸酯(PC)、聚苯砜(PPSF)、聚醚醚酮(PEEK)等。

1)ABS

ABS材料因具有良好的热熔性、冲击强度， 成为通过熔融沉积3D打印的首选工程塑料。 目前主要是将ABS预制成丝、粉末化后使用，应用范围几乎涵盖了所有日用品、工程用品和部分机械用品。近年来ABS不但在应用领域逐步扩大，而且性能不断提升，借助ABS强大的粘接性、强度通过对ABS的改性，使其作为3D打印材料在更广范围得到应用。

2014年国际空间站用ABS塑料3D打印机为其打印零件世界上最大的3D打印机材料公司Stratasys公司研发的最新ABS材料ABS-M30，专为3D打印制造设计，机械性能比传统的ABS材料提高了67%， 从而扩大了ABS的应用范围。

2)PA

PA强度高，同时具有一定的柔韧性，因此可直接利用3D打印制造设备零部件。利用3D打印制造的PA碳纤维复合塑料树脂零件强度韧性很高，可用于机械工具代替金属工具。另外，由于PA的粘接性和粉末特性，可与陶瓷粉、玻璃粉、金属粉等混合，通过粘接实现陶瓷粉、玻璃粉、金属粉的低温3D打印。索尔维公司作为全球PA工程塑料的专家，基于PA的工程塑料进行3D打印样件，用于发动机周边零件、门把手套件、刹车踏板等。用工程塑料替代传统的金属材料，最终解决了汽车的轻量化问题。

3)PC

PC具有优异的强度，其强度比ABS材料高出60%左右，因此适合于超强工程制品的应用。索尔维公司作为全球PA工程塑料的专家，基于PA的工程塑料进行3D打印样件，用于发动机周边零件、门把手套件、刹车踏板等。德国拜耳公司开发的PC2605可用于防弹玻璃、树脂镜片、车头灯罩、宇航员头盔面罩、智能手机的机身、机械齿轮等异型构件的3D打印制造。

4)PPFS

PPSF具有最高的耐热性、强韧性以及耐化学品性，在各种快速成型工程塑料材料之中性能最佳，通过碳纤维、石墨的复合处理，PPSF显示出极高的强度，可用于3D打印制造高承受负荷的制品，成为替代金属、陶瓷的首选材料。

5)PEEK

PEEK具有优异的耐磨性、生物相容性、化学稳定性以及杨氏模量最接近人骨等优点，是理想的人工骨替换材料，适合长期植入人体。基于熔融沉积成型原理的3D打印技术安全方便、无需使用激光器、后处理简单，通过与PEEK材料结合制造仿生人工骨。

6)EP

EP(Elasto Plastic)即弹性塑料，是Shapeways公司最新研制的一种3D打印原材料，它能够避免用ABS打印的穿戴物品或可变形类产品存在的脆性问题。顾名思义，Elasto Plastic是一种新型柔软的3D打印材料，在进行塑形时和ABS一样均采用“逐层烧结”原理，但打印的产品却具有相当好的弹性，易于恢复形变。这种材料可用于制作像3D打印鞋、手机壳和3D打印衣物等产品。

7)Endur

Stratasys公司推出一款全新的3D打印材料—Endur，它是一种先进的仿聚丙烯材料，可满足各种不同领域的应用需求。Endur材料具有高强度、柔韧度好和耐高温性能，用其打印的产品表面质量佳，且尺寸稳定性好，不易收缩。Endur具有出色的仿聚丙烯性能，能够用于打印运动部件、咬合啮合部件以及小型盒子和容器。

生物塑料

3D打印生物塑料主要有聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PETG)、聚-羟基丁酸酯(PHB)、 聚-羟基戊酸酯(PHBV)、聚丁二酸-丁二醇酯 (PBS)、聚己内酯(PCL)等，具有良好的可生物降解性。

1)PLA

PLA(Poly Lactic Acid)即聚乳酸可能是3D打印起初使用得最好的原材料，它具有多种半透明色和光泽质感。作为一种环境友好型塑料，聚乳酸可生物降解为活性堆肥。它源于可再生资源—玉米淀粉和甘蔗，而不是非可再生资源——化石燃料。新加坡南洋理工大学的Tan K H等在应用PLA制造组织工程支架方面的研究中，采用3D技术成型生物可降解的高分子材料，制造了高孔隙度的PLA组织工程支架，通过对该支架进行组织分析，发现其具有生长能力。

3D打印的PLA螺栓和螺母、PLA柠檬榨汁机推杆

2)PETG

PETG是采用甘蔗乙烯生产的生物基乙二醇为原料合成的生物基塑料。具有出众的.热成型性、坚韧性与耐候性，热成型周期短、温度低、成品率高。PETG作为一种新型的3D打印材料，兼具PLA和ABS的优点。在3D打印时，材料的收缩率非常小，并且具有良好的疏水性，无需在密闭空间里贮存。由于PETG的收缩率低、温度低，在打印过程中几乎没有气味，使得PETG在3D打印领域产品具有更为广阔的开发应用前景。

3)PCL

PCL是一种生物可降解聚酯，熔点较低，只有60℃左右。与大部分生物材料一样，人们常常把它用作特殊用途如药物传输设备、缝合剂等，同时，PCL还具有形状记忆性。在3D打印中，由于它熔点低，所以并不需要很高的打印温度，从而达到节能的目的。在医学领域，可用来打印心脏支架等。

热固性塑料

热固性树脂如环氧树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂、氨基树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、芳杂环树脂等具有强度高、耐火性特点，非常适合利用3D打印的粉末激光烧结成型工艺。哈佛大学工程与应用科学院的材料科学家与Wyss生物工程研究所联手开发出了一种可3D打印的环氧基热固性树脂材料，这种环氧树脂可3D打印成建筑结构件用在轻质建筑中。

光敏树脂

光敏树脂是由聚合物单体与预聚体组成，由于具有良好的液体流动性和瞬间光固化特性，使得液态光敏树脂成为3D打印耗材用于高精度制品打印的首选材料。光敏树脂因具有较快的固化速度，表干性能优异，成型后产品外观平滑，可呈现透明至半透明磨砂状。尤其是光敏树脂具有低气味、低刺激性成分，非常适合个人桌面3D打印系统。

高分子凝胶

高分子凝胶具有良好的智能性，海藻酸钠、纤维素、动植物胶、蛋白胨、聚丙烯酸等高分子凝胶材料用于3D打印，在一定的温度及引发剂、交联剂的作用下进行聚合后，形成特殊的网状高分子凝胶制品。如受离子强度、温度、电场和化学物质变化时，凝胶的体积也会相应地变化，用于形状记忆材料凝胶溶胀或收缩发生体积转变，用于传感材料凝胶网孔的可控性，可用于智能药物释放材料。

3D打印金属

目前大多数3D打印耗材是塑料，而金属良好的力学强度和导电性使得研究人员对金属物品的打印极为感兴趣。

3D Systems为GE公司打印的航空金属构件(左)3D 打印奥斯卡“小金人”(右)

黑色金属

1)不锈钢

不锈钢是最廉价的金属打印材料，经3D打印出的高强度不锈钢制品表面略显粗糙，且存在麻点。不锈钢具有各种不同的光面和磨砂面，常被用作珠宝、功能构件和小型雕刻品等的3D打印。

2)高温合金

高温合金因其强度高、化学性质稳定、不易成型加工和传统加工工艺成本高等因素，目前已成为航空工业应用的主要3D打印材料。随着3D 打印技术的长期研究和进一步发展，3D打印制造的飞机零件因其加工的工时和成本优势已得到了广泛应用。

有色金属

1)钛

采用3D打印技术制造的钛合金零部件，强度非常高，尺寸精确，能制作的最小尺寸可达1mm，而且其零部件机械性能优于锻造工艺。英国的Metalysis公司利用钛金属粉末成功打印了叶轮和涡轮增压器等汽车零件。此外，钛金属粉末耗材在3D打印汽车、航空航天和国防工业上都将有很广阔的应用前景。

2)镁铝合金

镁铝合金因其质轻、强度高的优越性能，在制造业的轻量化需求中得到了大量应用。在3D打印技术中，它也毫不例外地成为各大制造商所中意的备选材料。

日本佳能公司利用3D打印技术制造出了顶级单反相机镁铝合金特殊曲面顶盖

3)镓

镓(Ga)主要用作液态金属合金的3D打印材料，它具有金属导电性，其黏度类似于水。不同于汞(Hg)，镓既不含毒性，也不会蒸发。镓可用于柔性和伸缩性的电子产品，液态金属在可变形天线的软伸缩部件、软存储设备、超伸缩电线和软光学部件上已得到了应用。

3)镓-铟合金

北卡罗琳州立大学化学和生物分子工程的副教授Michael Dickey利用镓(Ga)与铟(In)的液态金属合金通过3D打印技术在室温下创造了一种三维的自立式结构，这一奇迹的诞生得益于镓-铟合金在空气中与氧气发生反应形成了一层能够保持零件形状的氧化膜。这一技术在3D打印中被用于连接电子部件。

4)稀贵金属

3D打印的产品在时尚界的影响力越来越大。世界各地的珠宝设计师受益最大的似乎就是将3D打印快速原型技术作为一种强大，且可方便替代其他制造方式的创意产业。在饰品3D打印材料领域，常用的有金、纯银、黄铜等。

陶 瓷

硅酸铝陶瓷粉末能够用于3D打印陶瓷产品。3D打印的该陶瓷制品不透水、耐热(可达600°C)、可回收、无毒，但其强度不高，可作为理想的炊具、餐具(杯、碗、盘子、蛋杯和杯垫)和烛台、瓷砖、花瓶、艺术品等家居装饰材料。

复合材料

美国硅谷Arevo实验室3D打印出了高强度碳纤维增强复合材料。相比于传统的挤出或注塑定型方法，3D打印时通过精确控制碳纤维的取向，优化特定机械、电和热性能，能够严格设定其综合性能。由于3D打印的复合材料零件一次只能制造一层，每一层可以实现任何所需的纤维取向。结合增强聚合物材料打印的复杂形状零部件具有出色的耐高温和抗化学性能。

近年来，FDM3D打印机风靡全国，可以说是目前最踏实、最贴近百姓的3D打印机。当然，它使用的材料也很接地气，都是咱们常见的塑料。除了熟悉的PLA、ABS，其实还有各种改性的热塑性材料，比如夜光材料、柔性材料、碳纤维材料等等，你用过没？

工程塑料PLA：PLA是我们用户最喜欢的材料。可再生能源，例如玉米、甜菜、木薯、甘蔗等可降解的热塑性塑料。因此，基于PLA的3D打印材料比其它塑料材料更加环保，甚至被称作绿色塑料，但并非完全无毒。PLA的另外一个优点是在打印时不会有臭味，所以比较安全，适合在家里或者在教室里使用。该材料的冷却收缩不像ABS那样强烈，因此即使打印机没有安装加热平台也能打印。

工程塑料ABS：ABS(AcrylonitrileButadieneStyrene,PAN-苯乙烯共聚物)是仅次于PLA的FDM打印材料。这是一种价格低廉、耐用、略微弹性、轻质、易挤压的热塑性塑料，非常适合3D打印。市面上有很多塑料产品都是ABS材料的，比如乐高玩具

但这种材料有很多的缺点：比如熔点温度比PLA高，通常在210°C~250°C之间。此外，在打印ABS的过程中，平台也必须加热。该设计旨在防止印前涂层冷却过快，避免翘曲和收缩。ABS的另一个缺点是，与其它材料相比，ABS在印刷过程中释放的毒物要比PLA高得多。所以，打印ABS时，打印机需要放在通风良好的地方，或者打印机是一个封闭的箱体，并且有空气净化装置。

TPE/TPU柔性材料：TPE广泛应用于制造汽车零部件、家电、医疗用品、鞋底、智能手机盖、腕带等。尤其是聚氨酯TPU，能够制造出可伸缩的物体。但是它们在3D打印方面比较困难，尤其对远端送料的FDM3D打印机来说，难以控制柔性材料进退。

木质材料：木质材料可以打印出与木材非常相似的模型。木质纤维一般用聚乳酸混合，如竹子、松树、柳树等，制造了一系列3D打印木制品。但是应注意，在聚乳酸中加入木质纤维后，会使材料的弹性和拉伸强度下降，且挤出难度增加，容易堵塞头。

金属质感PLA/ABS材料：它主要是将聚乳酸或者ABS和金属粉混合而成。经过模型打磨之后，从视觉上可以感觉到模型是由青铜、黄铜、铝或不锈钢制成。这些金属粉末与PLA和ABS混合的打印线比普通ABS和PLA重得多，所以感觉不像塑料，更像金属。

碳纤维材料：FDM3D打印机用细炭纤维混合后，在刚性、结构和层间附着力等方面有了惊人的提高，但这些优点也造成了巨大的成本，而且成本很高。因为原料是研磨而成，即使研磨得很细，印刷时也会增加对喷嘴的磨损，尤其是用像黄铜这样的软金属制作的喷嘴，在印刷500g以后，就能看到黄铜喷嘴直径变大，需要及时更换。

夜光材料：该物质在光源下照射大约15分钟，然后将其置于黑暗中，它会发出一种可怕的光。通过在PLA或ABS中加入不同颜色的荧光粉，就能形成发光颜色，蓝，红，粉，黄或橙。不知道还有没有其他种类的耗材，如果你知道，可以在文章底部留言！

3d打印材料有哪些

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪以及其他领域都有所应用。那么3D打印需要的材料有哪些？我们一起来看看吧！

3D打印材料分类

1。按材料的物理状态分类

可以分为液体材料、薄片材料、粉末材料、丝状材料等。

2。按材料的化学性能分类

按材料的化学性能不同又可分为树脂类材料、石蜡材料、金属材料、陶瓷材料及其复合材料等。

3。按材料成型方法分类

按成型方法的不同可以分为：SLA材料、LOM材料、SLS材料、FDM材料等。

液态材料：SLA，光敏树脂

固态粉末：SLS

非金属（蜡粉，塑料粉，覆膜陶瓷粉，覆膜砂等）

金属粉（覆膜金属粉）

固态片材：LOM

纸，塑料，陶瓷箔，金属铂+粘结剂

固态丝材：FDM

蜡丝，ABS丝等

ABS塑料类

ABS可以说是FDM最常用的打印材料，目前有多种颜色可以选择，是消费级3D打印机用户最喜爱的打印材料，比如打印“乐高”类型的很多玩具，制作很多创意家居饰件等。ABS材料通常是细丝盘装，通过3D打印喷嘴加热熔解打印。由于喷嘴喷出之后需要立即凝固，喷嘴加热的温度控制在ABS材料热熔点高出1°C到2°C，不同的ABS由于熔点不同，对于不能调节温度的喷嘴，是不能通配的。这也是为什么最好在原厂商购买打印材料的原因。金属加工微信，内容不错，值得关注

PLA塑料类

PLA塑料熔丝可以说是另外一个非常常用的打印材料，尤其是对于消费级3D打印机来说，PLA可以降解，是一种环保的材料。PLA一般情况下不需要加热床，这一点不像ABS，所以PLA容易使用，而且更加适合低端的3D打印机。PLA有多重颜色可以选择而且还有半透明的红、兰、绿以及全透明的材料。和ABS同样的原因，PLA的通用性也有待提高。

亚力克Acrylic类材料

亚力克（有机玻璃）材料表面光洁度好，可以打印出透明和半透明的产品，目前利用亚力克材质，可以打出牙齿模型用于牙齿矫正的治疗。

尼龙铝粉材料（Alumide）

这种材料在尼龙的粉末中参杂了铝粉，利用SLS技术进行打印，其成品就有金属光泽，经常用于装饰品和首饰的创意产品的打印中。

陶瓷——Ceramic

陶瓷粉末采用SLS进行烧结，上釉陶瓷产品可以用来盛食物，很多人用陶瓷来打印个性化的杯子，当然3D打印并不能完成陶瓷的高温烧制，这道手续现在需要在打印完成之后进行高温烧制。

树脂——Resin

树脂是SLA——Stereolithography光固化成型的重要原料，其变化种类很多，有透明的.、半固体状的，可以制作中间设计过程模型，由于其成型精度比FDM高，可以作为生物模型或医用模型。

玻璃——Glass

真正的玻璃目前正在试验当中，玻璃粉末采用SLS技术进行打印，玻璃材质的变化种类就像树脂和聚丙乙烯一样多。

不锈钢——StainlessSteel

不锈钢坚硬，而且有很强的牢固度。不锈钢粉末采用SLS技术进行3D烧结，可以选用银色、古铜色以及白色的颜色。不锈钢可以制作模型、现代艺术品以及很多功能性和装饰性的用品。金属加工微信，内容不错，值得关注

其他金属——银、金和钛金属

这些金属材料都是采用SLS的粉末烧结，金银可以打印饰品，而钛金属是高端3D打印机经常用的材料，用来打印航空飞行器上的构件。

彩色打印和其他材质

彩色打印有两种情况，一种是两种或多种颜色的相同或不同的材料从各自的喷嘴中挤出，最常用的是消费级的FDM双喷嘴的打印机，通过两种或多种材料的组合来形成有限的色彩组合。另外一种是采用喷墨打印机的原理，通过不同的染色剂的组合，和粘黏剂混合注入打印材料粉末中进行凝固，理论上这种技术可以打印出“真彩”的3D物品。打印材料通常选择为树脂、聚丙乙烯或ABS。“全彩”打印技术最成熟的是3Dsystem公司，其次是以色列的Objet公司（已经与美国Stratasys公司合拼）。

其他的打印材质包括了水泥、岩石、纸张、甚至是盐，目前都是少量的研究应用。比如用混凝土来打印房子，目前荷兰有公司已经开始进行研制了，初步实验可以打印出来小的模型或预制件，也有人研究用木板或者纸张来打印家具，尤其是纸张可以利用回收的报纸，是很有前景的。

我们已经大致介绍了目前3D打印常用、能够使用的材料，3D打印的材料还在不断的发展，比如以色列Objet公司生产消费级和工业级的多款打印机，但是Objet公司更加重视在打印材料上面的研发，每年针对不同的行业推出相应的打印材料，比如医学使用的材料。（金属加工微信，内容不错，值得关注）另外我们应该认识到的是3D打印材料均是新开发和定制的，专用于3D打印的，不论是FDM还是SLA或SLS技术，其对材料的要求都很高，而且现在3D打印的材料价格还是比较贵的。材料的通用性是有待解决的问题，Objet每年推出好几款新材料，但是都只能应用在Objet自产的打印机上面，材料通用性目前在消费级打印机上面有所突破，但是工业级以及高端打印机的材料还是专属的。