Pašlaik ir aptuveni 14 veidu materiāli, kurus parasti var izmantot 3D printeriem, un, pamatojoties uz to, ir apvienoti un attīstīti 107 veidu materiāli. Lielākā daļa šo materiālu ir vadi, pulveri vai viskozi šķidrumi.
3D drukāšanas tehnoloģija pastāv jau gadu desmitiem. Kopš komercializācijas 1980. gados tas ir plaši izmantots apstrādes, automobiļu ražošanas un citās nozarēs, un tas ir pakāpeniski veicināts arī tādās nozarēs kā būvniecība, medicīniskā aprūpe, kultūras jaunrade un kultūras relikviju restaurācija.
Pašlaik ir četras galvenās 3D drukas materiālu konservēšanas un formēšanas metodes: apkure, dzesēšana, ultravioletā apstarošana un lāzera saķepināšana. Salīdzinot dažādas tehnoloģijas, Kausētā nosēdumu modelēšana (FDM) neapšaubāmi ir zemākās kopējās izmaksas, tāpēc popularitāte ir salīdzinoši augsta. No materiālu viedokļa visbiežāk sastopamie ir drošinātāju vadi, un materiāli galvenokārt ir ABS, sintētiskais kaučuks, lietais vasks un poliestera termoplasti. Papildus ekonomiskākajai kausētā kausētā nosēdumu modelēšanai (FDM), selektīvā lāzera saķepināšana (SLS) pašlaik ir visprecīzākā 3D drukāšanas tehnoloģija, un daudzi medicīnas modeļi un aviācijas modeļi tiek drukāti, izmantojot šo tehnoloģiju. Tomēr no pašreizējiem praktiskajiem lietojumiem 3D drukāšanai pieejamie palīgmateriāli nav ļoti bagāti. Lai gan ir izstrādāta un veiksmīgi pārbaudīta arī kaulu miltu, hidrogēla, šūnu un citu bio-tintu kā palīgmateriālu 3D drukāšanas tehnoloģija, attālums Liela mēroga ražošanas lietojumiem ir arī ilgs izstrādes laiks.
No materiālu viedokļa tie ir sadalīti metāla materiālos, bioloģiskos materiālos un nemetāliskos un nebioloģiskos materiālos atbilstoši to atšķirībām.
1. Galvenie metāla materiāli
1) Titāna sakausējums ir viens no svarīgākajiem strukturālajiem metāliem, ko atklājuši cilvēki. Titāna sakausējumi tiek plaši izmantoti dažādās jomās, pateicoties to īpaši augstajai izturībai, lieliskajai izturībai pret koroziju un augstai temperatūras izturībai. Materiāla īpašību dēļ titāna sakausējumiem ir augstas stiprības un zema blīvuma priekšrocības, laba izkraušanas veiktspēja, izturība un laba izturība pret koroziju. Titāna sakausējumu gada produkcija pasaulē ir sasniegusi vairāk nekā 40 000 tonnu, un ir vairāk nekā 30 titāna sakausējumu veidi. Starp tiem visplašāk izmantotie titāna sakausējumi ir TI6AI4V (TC4),TI5AI2.5Sn (TA7) un rūpnieciskais tīrais titāns (TA1/TA2/TA3) ).
Galvenokārt izmanto EOS uzņēmuma M sērijā, 3D sistēmu uzņēmums SPRO sērijas metāla pulvera saķepināšanas formēšanas iekārtas. Izmanto kosmiskajā aviācijā, medicīniskajā implantā, augstas klases ražošanā utt.
2) Dzelzs un tērauda pulveris galvenokārt attiecas uz dzelzs daļiņu agregātu, kura diametrs ir mazāks par 0,5 mm, krāsa ir melna un galvenā pulvermetalurģijas izejviela. Runājot par materiāla īpašībām, pilnīgi tīrs metāla dzelzs ir sudraba balts. Iemesls, kāpēc dzelzs pulveris ir melns, ir saistīts ar gaismas uzsūkšanos. Tērauda pulverim ir augsta izturība, augsta virsmas gludums, spēcīga izturība pret koroziju un zema elastība.
Galvenokārt izmanto EOS uzņēmuma M sērijā, 3D sistēmu uzņēmums SPRO sērijas metāla pulvera saķepināšanas formēšanas iekārtas. Rūpnieciskajai ražošanai, modeļu projektēšanai, būvniecībai utt.
3) Alumīnija sakausējuma pulvera izmantošana 3D drukāšanas jomā ir ļoti līdzīga titāna pulvera un dzelzs pulvera izmantošanai, un to galvenokārt izmanto selektīvās lāzera saķepināšanas (SLS) iekārtās.
4) Citi 3D drukas metāla materiāli ietver zeltu un sudrabu, volframa sakausējumu, vara sakausējumu utt.
2. Biomateriālu materiāli
1) Biomateriālu 3D drukas tehnoloģija ir attīstījusi ļoti plašas perspektīvas biomedicīnas jomās, piemēram, reģeneratīvajā medicīnā, audu inženierijā, zāļu izstrādē un medicīniskajos palīglīdzekļos. Galvenie izmantotie materiāli ir dzīvās šūnas, biomedicīniskie polimēru materiāli un neorganiskie materiāli. , hidrogēla materiāli, polieterterketons (PEEK).
2) PEEK ir inženiertehniskā plastmasa ar izcilu veiktspēju, ar augstas temperatūras izturību, pašeļļošanu, ķīmisko stabilitāti, izturību pret radiāciju un elektriskajām īpašībām, kā arī lieliskām mehāniskām īpašībām, ko var izmantot iekārtu ražošanā un kosmiskās aviācijas ražošanā. Biomedicīnas jomā PEEK ir lieliska biosaderība. Salīdzinot ar implantiem, kas izgatavoti no metāla materiāliem, tā elastīgais modulis ir tuvāks cilvēka kaula modulim, kas ievērojami samazina plaisu starp metāla un cilvēka kaula elastīgo moduli. PEEK implantu mehāniskās īpašības var apmierināt cilvēka ķermeņa normālās fizioloģiskās vajadzības, tāpēc PEEK ir labs ortopēdisks implantu materiāls. Salīdzinot ar metāla implantiem, PEEK elastīgais modulis ir tuvu kortikālā kaula modulim. Otrkārt, PEEK var pārraidīt rentgena, datortomogrāfijas vai MRI skenēšanu bez artefaktiem, tāpēc ir vieglāk uzraudzīt kaulu augšanu un dzīšanas procesu.
3. Papildus metāliem un biomateriāliem citi drukas materiāli ietver plastmasu, gaismjutīgus sveķus, vaskus, apmetumu, neilonu, keramiku.
1) Plastmasas materiālus sauc arī par sveķiem, kas var brīvi mainīt tā formu un stilu, un ir ļoti ērti lietojami. Rūpniecības jomā PP/HDPE/LDPE/PVC/PS ir pazīstamas kā piecas galvenās vispārējas nozīmes plastmasas. Bet 3D drukāšanā visbiežāk izmantotie materiāli ir ABS un PLA. Tos galvenokārt izmanto iekārtu ražošanā, modeļu dizainā, izglītībā un medicīniskajā aprūpē, apģērbu tehnoloģijās utt.
2) Gaismjutīgie sveķi ir pazīstami kā UV konservējama bezēnas līme vai UV sveķi (līme). Gaismjutīgie sveķi parasti tiek uzglabāti šķidrā stāvoklī, un tos bieži izmanto, lai izgatavotu augstas stiprības, augstas temperatūras, ūdensnecaurlaidīgus un citus materiālus. Ar SLA 3D drukāšanas tehnoloģijas parādīšanos šo materiālu sāka izmantot 3D drukāšanas jomā. Tradicionālie gaismjutīgie sveķi tiek izmantoti rotaslietās, modeļu dizainā, iekārtu ražošanā u.c., un augstas veiktspējas gaismjutīgi sveķi tiek izmantoti plaša patēriņa preču un rūpniecisko galaproduktu ražošanā.
3) Vaska sasalšanas punkts ir salīdzinoši augsts, 38-90°. Visizplatītākais profesionālais vaska 3D printeris ir Amerikāņu 3D sistēmu uzņēmuma PROJET 3500 sērija. 3D drukas vasks ir īpašs rūpnieciskais vasks. Galīgais drukas efekts ir ļoti delikāts, objekta virsma ir gluda un pilna ar tekstūru, ar labām detaļām un lielisku precizitāti. grādi, kā parādīts zīm. Galvenokārt izmanto juvelierizstrādājumu liešanā, mikromedicīnas ierīcēs, medicīniskajos implantos, figūriņās utt.
4) Ģipša materiāls ir viens no pieciem lielākajiem gēla materiāliem, un ģipsis, ko izmanto 3D drukas iekārtām, parasti ir balts pulveris. Ģipša pulveris galvenokārt tiek izmantots kā trīsdimensiju drukāšanas (3DP) printeris. Saistvielas sprauslu var pievienot ar krāsu tintes kasetnēm vienlaicīgi, un drukāšanas laikā krāsa ir integrēta saistvielā, lai iekrāsotu modeli, padarot šo procesu par pašreizējo Nobriedušāko pilnkrāsu 3D drukāšanas tehnoloģiju. Galvenokārt izmanto modeļu projektēšanai, iekārtu ražošanai, izglītībai un medicīniskajai aprūpei utt.
5) Neilona materiāli ir pazīstami arī kā izturīgs ritenis (PA). Neilona materiāli parasti ir balti, ļoti smalki pulvera priekšmeti. Neilona 3D drukas izstrādājumiem piemīt augstas stiprības, augstas precizitātes, labas stingrības u.c. īpašības, un tie var izturēt noteiktu spiedienu. Parasti izmanto sarežģītos modeļos, konceptuālos modeļos, mazos modeļos, apgaismojumā un funkcionālajā ražošanā.
6) Keramikas materiāliem ir lieliska augstas temperatūras veiktspēja, augsta izturība, augsta cietība, zems blīvums un laba ķīmiskā stabilitāte, padarot tos plaši izmantojamus kosmiskajā aviācijā, automobiļu, bioloģijā un citās nozarēs. Atkarībā no dažādiem keramikas materiālu veidiem veidošanai var izmantot dažādas 3D drukas tehnoloģijas. Kopīgas metodes ir šādas:
A. Kausēta nogulsnēšanās modelēšana (FDM), kas porcelāna izgatavošanai apskatei un lietošanai galvenokārt izmanto keramikas pastu.
B. Stereo litogrāfija Izskats (SLA), izmantojot keramikas vircu, kas sajaukta ar gaismjutīgiem sveķiem, ko galvenokārt izmanto zobārstniecības līdzekļos, implantsmā, rotaslietās utt.
C. Selektīvā lāzera saķepināšana (SLS), izmantojot keramikas pulvera materiālus, pateicoties salīdzinoši zemajai precizitātei un augstajām prasībām attiecībā uz pulveri, šī tehnoloģija netiek izmantota daudz.