В даний час існує близько 14 видів матеріалів, які можуть бути використані в звичайному режимі на 3D-принтерах, і 107 видів матеріалів були об'єднані і розроблені на цій основі. Більшість з цих матеріалів є дротами, порошками або в'язкими рідинами.
Технологія 3D-друку існує вже кілька десятиліть. З моменту комерціалізації в 1980-х роках він широко використовувався в обробці, автомобільному виробництві та інших галузях промисловості, а також поступово просувався в таких галузях, як будівництво, медична допомога, культурна творчість і відновлення культурних реліквій.
В даний час існує чотири основних методи затвердіння і формування матеріалів 3D-друку: нагрівання, охолодження, ультрафіолетове опромінення, лазерне спікання. З порівняння витрат різних технологій моделювання злитого осадження (FDM), безсумнівно, є найнижчою загальною вартістю, тому популярність відносно висока. З точки зору матеріалів найбільш поширеними з них є дроти запобіжників, а матеріали - в основному АБС, синтетичний каучук, литий віск, поліефірний термопластик. На додаток до найбільш економічного моделювання злитого осадження (FDM), селективне лазерне спікання (SLS) в даний час є найбільш точною технологією 3D-друку, і багато медичних моделей і авіаційних моделей друкуються за цією технологією. Однак з сучасних практичних застосувань витратні матеріали, доступні для 3D-друку, не дуже багаті. Незважаючи на те, що технологія 3D-друку кісткового борошна, гідрогелю, клітин та інших біоінків як витратних матеріалів також була розроблена і успішно протестована, відстань Великомасштабні виробничі застосування також мають тривалий час розробки.
З точки зору матеріалів вони поділяються на металеві матеріали, біологічні матеріали, а також неметалеві і небіологічні матеріали відповідно до їх відмінностей.
1. Основні металеві матеріали
Титановий сплав є одним з найважливіших структурних металів, виявлених людиною. Титанові сплави широко використовуються в різних областях завдяки своїй надвисокій міцності, відмінній корозійній стійкості і високій температурній стійкості. Завдяки характеристикам матеріалу титанові сплави мають переваги високої міцності і низької щільності, хороших розвантажувальних характеристик, в'язкості, хорошої корозійної стійкості. Річний обсяг виробництва титанових сплавів у світі досяг понад 40 000 тонн, а існує понад 30 видів титанових сплавів. Серед них найбільш широко використовуваними титановими сплавами є TI6AI4V (TC4), TI5AI2.5Sn (TA7) і промисловий чистий титан (TA1/TA2/TA3).
В основному використовується в EOS компанії серії M, 3D-системах компанії SPRO серії металевого порошку спікання формувального обладнання. Використовується в аерокосмічній промисловості, медичних імплантатах, високоякісному виробництві тощо.
2) Чавунно-сталевий порошок в основному відноситься до агрегату частинок заліза діаметром менше 0,5 мм, колір чорний, а основна сировина порошкової металургії. За властивостями матеріалу повністю чисте металеве залізо сріблясто-біле. Причина, по якій залізний порошок чорний, пов'язана з поглинанням світла. Сталевий порошок має високу міцність, високу гладкість поверхні, сильну корозійну стійкість і низьку гнучкість.
В основному використовується в EOS компанії серії M, 3D-системах компанії SPRO серії металевого порошку спікання формувального обладнання. Для промислового виробництва, проектування моделей, будівництва і т.д.
3) Використання порошку алюмінієвого сплаву в області 3D-друку дуже схоже на титановий порошок і залізний порошок, і в основному використовується в селективному лазерному спіканальному (SLS) обладнанні.
4) Інші металеві матеріали 3D-друку включають золото і срібло, вольфрамовий сплав, мідний сплав і т.д.
2. Матеріали біоматеріалів
1) Технологія біоматеріалу 3D-друку розробила дуже широкі перспективи в біомедичних областях, таких як регенеративної медицини, тканинної інженерії, розробки ліків та медичних посібників. Основні використовувані матеріали включають живі клітини, біомедичні полімерні матеріали та неорганічні матеріали. , гідрогелеві матеріали, поліетеретеркетон (PEEK).
2) PEEK - це інженерний пластик з відмінними характеристиками, з високою температуростійкістю, самозмащенням, хімічною стійкістю, радіаційною стійкістю та електричними властивостями, а також відмінними механічними властивостями, які можуть бути використані у виробництві машин та аерокосмічному виробництві. У сфері біомедицини PEEK має відмінну біосумісність. У порівнянні з імплантатами з металевих матеріалів, його еластичний модуль ближче до людської кістки, що значно зменшує розрив між еластичним модулем металу і кісткою людини. Механічні властивості імплантатів PEEK можуть задовольнити нормальні фізіологічні потреби людського організму, тому PEEK є хорошим ортопедичним імплантативним матеріалом. У порівнянні з металевими імплантатами еластичний модуль PEEK близький до модуля коркової кістки. По-друге, PEEK може передавати рентгенівське, КТ або МРТ-сканування без артефактів, тому легше стежити за ростом кісток і процесом загоєння.
3. Крім металів і біоматеріалів, до інших поліграфічних матеріалів відносяться пластмаси, світлочутливі смоли, віск, штукатурка, нейлон, кераміка.
1) Пластикові матеріали ще називають смолою, яка може вільно змінювати свою форму і стиль, і дуже зручна у використанні. У промисловій сфері PP /HDPE/LDPE/PVC/PS відомі як п'ять найкращих пластмас загального призначення. Але в 3D-друку найбільш часто використовуваними матеріалами є ABS і PLA. В основному вони використовуються у виробництві машин, дизайні моделей, освіті та медичній допомозі, технологіях одягу тощо.
2) Світлочутлива смола широко відома як УФ-виліковний клей без тіні, або УФ-смола (клей). Світлочутливі смоли, як правило, зберігаються в рідкому стані і часто використовуються для виготовлення високоміцних, високотемпературних, водонепроникних та інших матеріалів. З появою технології 3D-друку SLA цей матеріал став використовуватися в області 3D-друку. Традиційні світлочутливі смоли використовуються в ювелірних виробах, дизайні моделей, виробництві машин і т.д., а високопродуктивні світлочутливі смоли використовуються в масштабному виробництві споживчих товарів і промислових кінцевих продуктів.
3) Температура замерзання воску відносно висока, при 38-90°. Найбільш поширеним професійним восковим 3D-принтером є серія PROJET 3500 американської компанії 3D-систем. Віск для 3D-друку - це спеціальний промисловий віск. Кінцевий ефект друку дуже делікатний, поверхня об'єкта гладка і повна текстури, з хорошими деталями і відмінною точністю. градусів, як показано на рис. В основному використовується в ювелірному лиття, мікромедичних виробах, медичних імплантатах, статуеток і т.д.
4) Гіпсовий матеріал є одним з п'яти основних гелевих матеріалів, а гіпс, який використовується для обладнання для 3D-друку, як правило, є білим порошком. Гіпсовий порошок в основному використовується як принтер тривимірного друку (3DP). Насадку в'яжучого пристрою можна додавати кольоровими картриджами з чорнилом одночасно, а колір в інтеграцію в сполучну під час друку, щоб розфарбувати модель, завдяки чому цей процес став поточним Найбільш зрілою повноколірною технологією 3D-друку. В основному використовується для проектування моделей, виробництва машин, освіти та медичної допомоги тощо.
5) Нейлонові матеріали також відомі як стійке колесо (PA). Нейлонові матеріали, як правило, білі, дуже тонкі порошкові предмети. Нейлонові вироби 3D-друку мають характеристики високої міцності, високої точності, хорошої в'язкості і т.д., і можуть витримувати певний тиск. Зазвичай використовується в складних моделях, концептуальних моделях, невеликих моделях, освітленні та функціональному виробництві.
6) Керамічні матеріали мають відмінні високі температурні характеристики, високу міцність, високу твердість, низьку щільність і хорошу хімічну стабільність, що робить їх широко використовуваними в аерокосмічній, автомобільній, біологічній та інших галузях промисловості. Відповідно до різних форм керамічних матеріалів, для формування можуть використовуватися різні технології 3D-друку. Загальні методи полягають в наступному:
A. Моделювання злитого осадження (FDM), яке в основному використовує керамічну пасту для виготовлення порцеляни для перегляду та використання.
B. Поява стереолітографії (SLA), з використанням керамічної кашки, змішаної з світлочутливою смолою, в основному використовується в стоматологічних виробах, імплантатах, ювелірних виробах і т.д.
С. Селективне лазерне спікання (SLS), з використанням керамічних порошкових матеріалів, завдяки відносно низькій точності і високим вимогам до порошку, ця технологія використовується не так вже й багато.