对于FDM桌面级3D打印机来说,打印成品的样式和质量除了依靠打印机的性能以外,很大程度上还取决于打印材料的性质。传统的桌面级3D打印机通常仅支持PLA、ABS,有些还支持尼龙线材的打印,这在一定程度上限制了用户的使用以及想象力的发挥。
最近,国内一个3D打印机团队mostfun研发出一款3D打印机——mostfun Pro,不仅可以打印ABS、PLA和尼龙,还可以打印TPU、HIPS和蜡,这无疑拓宽了打印成品的多样性和打印机的应用前景。目前,Mostfun Pro正在kickstarter众筹,详情点击:https://www.kickstarter.com/projects/135258271/reliable-and-convenientmostfun-desktop-fdm-3d-prin#
TPU是一种柔性橡胶材料,耐磨、耐油,兼具硬度和弹性。多用于汽车部件、鞋类、健身器材、电缆、轴承、齿轮、防震部件等,可应用行业十分广泛。
聚酰胺纤维俗称尼龙,其种类很多,以PA6/PA66/PA610/PA11/PA12最为常用,主要用于轴承、齿轮、绳索、活塞机械零部件等。尼龙的机械强度高,耐热,耐磨,易染色、易成型。但是易吸水,长期光照易氧化碎裂,不耐强酸及氧化剂。
图1.TPU和尼龙性能对比
性能 | TPU | 尼龙 |
密度(g/cm3) | 1.10-1.25 |
1.14-1.15 |
拉伸强度(Mpa) | 12 | 60 |
极限拉伸度 | 约500% | >30% |
收缩率 | 0.3%-0.8% | 1%-2% |
弯曲强度(Mpa) | 138 | 90 |
磨耗量(mg) | 0.5-3.5 | 20-50 |
从上图可看出,TPU比尼龙更为柔软,有更高的可拉伸度,表面光洁度更高,且更为耐磨。同时,TPU无毒无污染,可回收二次加工。如果我们不小心把手机壳摔碎了,甚至可以用TPU材料打印一个定制化手机壳,耐磨、环保。
蜡,因其有着很高的尺寸精度和表面光洁度,多用于精密铸件的铸造中,比如珠宝和合金模具,还可以用作小雕塑、复制品、收藏品,以及个性化的蜡型等。假如生活中有自己设计的不同形状的蜡烛,也不失为一种乐趣。
值得一提的是,TPU和蜡在打印时都没有气味,均为无毒环保材料,也比较容易剥除支撑结构。
传统材料ABS能提供更好的层内聚力,但加热时会产生有毒物质;PLA无毒,但缺乏弹性和韧性。TPU则在线材的强度、韧性和弹性上都更胜一筹,蜡的应用则增加了打印用途的可行性,两种材料增加了创意的实现,更推动了3D打印部件在行业中的应用。
从我们自己穿的鞋子至日用品,乃至电器、汽车、航空领域、卫星等,都离不开塑胶,随着城市建设的发展,工业和生活的塑胶需求量日益增加。TPU橡胶材料打印若与行业生产相结合,可以为未来集成化生产创造更多的可能!