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比较 FDM、SLS 和树脂 3D 打印塑料的性能
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3D打印塑料材料有三种主要技术。 这些是 FDM, SLS 和 树脂 3D 打印。 这些技术的区别可以在上面的链接中找到。 所有技术都有自己的优点、兼容的材料和缺点。 本文解释了每种 3D 打印技术的材料选择差异。 学习更多关于 树脂与灯丝 3D 打印 在链接中。
图片由 形式实验室：比较 FDM、SLS 和 SLA 3D 打印 FDM (FFF)、SLS 和树脂 3D 打印塑料之间的区别 三种主要的 3D 打印技术，FDM、SLS 和树脂 3D 打印使用不同的聚合物。 FDM 被广泛使用并与一系列热塑性长丝兼容。 PLA 和 ABS 最常用且最容易打印。 对于有经验的用户，有多种材料可供选择： – 解放军 – PETG – 热塑性聚氨酯 – 防抱死制动系统 - 作为一个 – PA – 尼龙 - 电脑 – 聚乙烯醇 - 臀部 – 偷看 – 聚丙烯 – 裴 - PVC – 聚偏氟乙烯大多数工程级热塑性塑料确实需要更专业的机器，例如带有加热室的机器。 这些材料的特性在注塑行业中广为人知和接受。 然而，由于 3D 打印及其分层结构，其性能高度依赖于方向。
图片由 简化3D：比较了用于 3D 打印的不同热塑性材料的性能。 在 SLS 3D 打印领域，有几种材料可用。 原因是材料应该具有非常特殊的熔化行为，以便激光将颗粒熔化在一起。 最受欢迎的是聚酰胺 PA11 和 PA12. 除了玻璃填充的聚酰胺， PBT , PP 和 热塑性弹性体 聚合物粉末最近可用于 SLS。 对于 FDM 和 SLS 3D 打印，这些聚合物已被注塑行业使用并广为人知。 用树脂就有点不同了。 树脂是一种热固性材料，每个树脂制造商都有自己的配方。 通常，这些材料在某些性能上与 ABS 等热塑性材料相匹配。 FDM 3D打印细丝的机械性能 如上所述，用于 FDM 3D 打印的材料已经广为人知并被许多行业所接受。 但是，应该注意的是，与注塑成型相比，使用 3D 打印通常不会获得相同的属性。 注塑成型具有相当的各向同性特性（在所有方向上都具有相似的特性）。 而使用 FDM 时，层的附着力会产生很大的影响，并且性能可能会从 Z 到 XY 方向有所不同。 在下图中，来自 发表的文章 Universitat Politècnica de Catalunya 发现，使用 PLA 灯丝进行打印时，差异显而易见。
图片来自 Universitat Politècnica de Catalunya : 主要影响 （A） 意味着和 （B） 杨氏模量的相互作用。 研究人员讨论： ”杨氏模量 作为可预测的结果，沿 Z 轴方向取向的试样由于其所描述的脆性行为而呈现出所有试样中最低的刚度，因此可以将取向定义为最具影响力的参数（图 10A）。 弹性状态下的最高变形模量由纤维沿 Y 轴方向的方向定义，因为相对于 X 轴方向在该方向上沉积的图案不同。” 另一项研究 华沙理工大学计量与生物医学工程研究所的研究人员发现了类似的结果。 将 FDM 3D 打印的 ABS 在三个不同打印方向上与注塑成型进行比较。 注塑ABS的性能更好，更各向同性。
图片由华沙理工大学计量和生物医学工程提供。
应该注意的是，在更专业的 3D 打印机或更受控的表面条件（如加热室）中，结果可能会更好。 上一项研究使用了 CTC Electronic 的 CTC Bizer 2X PRO 系列双喷嘴 3D 打印机。 哪种树脂可与 3D 打印的 PLA 灯丝相媲美？ 与 PLA 或其他热塑性材料相比，3D 打印树脂使用不同的构件和化学成分，很难找到一对一的替代品。 然而，某些特性可以在树脂中模仿。 请参阅下面的比较 从 Ultimaker 获得的数据 法内尔的材料。 这 NatureWorks Ingeo 生物聚合物 3052D (PLA) 被选为注塑 PLA 的参考。 表：比较 3D 打印的 PLA 与光敏聚合物树脂的性能。 查看房源 PLA （3D 打印） PLA （注塑成型） Deep Blue Strong-X 拉伸模量 2,35加仑 – 2,6加仑 3,1 – 3,4 吉帕 抗拉强度 49,5兆帕 62兆帕 73兆帕 60 – 84 兆帕 断裂伸长率 5,2% 3,5% 5% 3 - 6％ IZOD 冲击强度（缺口） – 16 焦耳/米 22 焦耳/米 17 焦耳/米 IZOD 冲击强度（缺口） 5,1 千焦/米2 – – – 抗弯强度 103兆帕 108兆帕 82兆帕 134 – 140 兆帕 弯曲模量 3,15加仑 3,6加仑 1,9加仑 3,3 – 3,5 吉帕
在上表中，很明显 3D 打印的 PLA 的许多特性都可以用树脂来模仿。 哪种树脂可与 3D 打印的 ABS 灯丝相媲美？ 与上表类似，3D 打印 ABS 长丝的性能与其树脂对应物的比较。 比较 巴斯夫 Forward AM Ultrafuse ABS 灯丝到 ABS（注塑成型） 和 Liqcreate 3D 打印树脂。 很难给出一个很好的比较，因为注塑成型的 ABS 有 100 多种等级，而热塑性塑料的冲击强度通常以 kJ/m 为单位测量2 而树脂使用 J/m。 比较一些不同的来源给出了以下比较。
表：比较 3D 打印的 ABS 与光敏聚合物树脂的性能。 查看房源 ABS （XY 方向 3D 打印） ABS （注塑成型） Liqcreate Clear Impact Liqcreate Premium Tough 拉伸模量 2,0加仑 – 1,4加仑 1,0加仑 抗拉强度 36,3兆帕 36,3兆帕 47兆帕 28兆帕 断裂伸长率 7,4% 35％ 15 - 25％ 15 - 25％ IZOD 冲击强度（缺口） 不适用 ~200 焦耳/米 （不同来源） 31 焦耳/米 43 焦耳/米 IZOD 冲击强度（缺口） 40,0 千焦/米2 34 千焦/米2 – – 抗弯强度 56,6兆帕 58兆帕 58兆帕 38兆帕 弯曲模量 1,8加仑 1,8加仑 1,7加仑 1,0加仑
在上表中，很明显 3D 打印 ABS 的许多特性都可以用树脂来模仿。 需要注意的是，ABS的冲击强度仍然比树脂高很多。 SLS 3D打印热塑性粉末的机械性能 用于 3D 打印 SLS 零件的主要热塑性粉末是尼龙 11 (PA11) 和尼龙 12 (PA12)。 比较 SLS 3D 打印的特性 Formlabs 的 PA 12 注塑成型 PA12 (GRILAMID L 25 自然色 6112) 及其树脂对应物。 表：比较 3D 打印的 PA12 与光敏聚合物树脂的性能。 查看房源 PA12 （XY 方向 3D 打印） PA12 （注塑成型） Liqcreate Clear Impact 拉伸模量 1,85加仑 1,1 1,4加仑 抗拉强度 50兆帕 50兆帕 47兆帕 断裂伸长率 6 - 11％ > 50％ 15 - 25％ IZOD 冲击强度（缺口） 32 焦耳/米 ~144 焦耳/米 （不同来源） 31 焦耳/米 抗弯强度 66兆帕 58兆帕 58兆帕 弯曲模量 1,6加仑 1,8加仑 1,7加仑
几乎所有 3D 打印 PA12 的机械性能都可以用 Liqcreate Clear Impact 树脂，如上表所示。 再次应该注意的是，与 SLS 12D 打印的 PA3 粉末或树脂相比，注塑成型的 PA12 的冲击强度要高得多。 Sculpteo 详细研究了注塑成型 PA12 和 SLS 3D 打印 PA12 之间的这种差异 本文. 他们发现 “下面显示的图表比较了通过 SLS 制造的 PA12 与通过注塑成型制造的部件的拉伸性能。 代表在 X 方向打印的样本的数据以红色显示，在 Z 方向打印的样本以绿色显示，注塑成型的样本以蓝色显示。”
图片由 造型师：注塑成型与激光烧结 PA12 的性能差异 Sculpteo 研究人员继续： “两种 SLS 打印方向都表现出比注塑部件更高的应力，但与 FDM 部件一样，它们在低得多的应变下破裂。” 树脂 3D 打印光敏聚合物的机械性能 表面上看，基于众所周知的聚合物的SLS和FDM材料具有相似的性能，但最终由于加工技术与注塑成型相比，某些性能存在偏差。 如前所述，树脂制造商喜欢 Liqcreate 制造不同于热塑性材料的自己的配方和积木。 通常可以模仿这些众所周知的热塑性塑料的一组属性，但通常不是全部。 大多数树脂可分为 4 组： – General 用途树脂 – 坚固而坚硬的树脂 – 坚韧的树脂 – 柔韧、柔软或有弹性的树脂上面的链接中解释了属性和差异。 树脂 3D 打印部件的各向同性 树脂 3D 打印以其各向同性特性而闻名。 这意味着对于不同的方向，机械性能不会有太大的偏差。 在下图中，3D 系统展示了其 Figure 4 Tough 65C 黑色光敏聚合物树脂的特性非常各向同性。 应该注意的是 Liqcreate 始终记录 ZY 方向。
图片由 3D系统：Figure 4 Tough 65C 黑色光敏聚合物树脂的各向同性特性。
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