Atualmente, existem cerca de 14 tipos de materiais que podem ser usados normalmente em impressoras 3D, e 107 tipos de materiais foram combinados e evoluídos com base nisso. A maioria desses materiais são fios, pós ou líquidos viscosos.
A tecnologia de impressão 3D existe há décadas. Desde sua comercialização na década de 1980, tem sido amplamente utilizada na usinagem, fabricação automotiva e outras indústrias, e também tem sido gradualmente promovida em indústrias como construção, assistência médica, criatividade cultural e restauração de relíquias culturais.
Atualmente, existem quatro métodos principais para curar e formar materiais de impressão 3D: aquecimento, resfriamento, irradiação ultravioleta e sinterização a laser. A partir da comparação de custos de várias tecnologias, a Modelagem de Deposição Fundida (FDM) é, sem dúvida, o menor custo global, por isso a popularidade é relativamente alta. Do ponto de vista dos materiais, os mais comuns são os fios de fusíveis, e os materiais são principalmente ABS, borracha sintética, cera fundida e termoplásticos de poliéster. Além da modelagem de deposição fundida (FDM) mais econômica, a sinterização seletiva a laser (SLS) é atualmente a mais precisa tecnologia de impressão 3D, e muitos modelos médicos e modelos de aviação são impressos usando essa tecnologia. No entanto, a partir das aplicações práticas atuais, os consumíveis disponíveis para impressão 3D não são muito ricos. Embora a tecnologia de impressão 3D de farinha óssea, hidrogel, células e outras bioindestras como consumíveis também tenha sido desenvolvida e testada com sucesso, as aplicações de produção em larga escala também têm um longo tempo de desenvolvimento.
Do ponto de vista dos materiais, eles são divididos em materiais metálicos, materiais biológicos e materiais não metálicos e não biológicos de acordo com suas diferenças.
1. Materiais metálicos principais
1) A liga de titânio é um dos metais estruturais mais importantes descobertos pelos humanos. As ligas de titânio são amplamente utilizadas em vários campos devido à sua ultra-alta resistência, excelente resistência à corrosão e alta resistência à temperatura. Devido às características do material, as ligas de titânio têm as vantagens de alta resistência e baixa densidade, bom desempenho de descarga, resistência e boa resistência à corrosão. A produção anual de ligas de titânio no mundo atingiu mais de 40.000 toneladas, e há mais de 30 tipos de ligas de titânio. Entre elas, as ligas de titânio mais utilizadas são TI6AI4V (TC4), TI5AI2,5Sn (TA7) e titânio puro industrial (TA1/TA2/TA3).
Usado principalmente na série M da empresa de sistemas EOS, a empresa de sistemas 3D SPRO série equipamentos de moldagem em pó. Usado em aeroespacial, implante médico, fabricação high-end, etc.
2) O pó de ferro e aço refere-se principalmente ao agregado de partículas de ferro com diâmetro inferior a 0,5 mm, a cor é preta e a principal matéria-prima da metalurgia em pó. Em termos de propriedades materiais, o ferro metálico completamente puro é branco-prata. A razão pela qual o pó de ferro é preto é devido à absorção de luz. O pó de aço tem alta resistência, alta suavidade superficial, forte resistência à corrosão e baixa flexibilidade.
Usado principalmente na série M da empresa de sistemas EOS, a empresa de sistemas 3D SPRO série equipamentos de moldagem em pó. Para fabricação industrial, design de modelo, construção, etc.
3) O uso de pó de liga de alumínio no campo da impressão 3D é muito semelhante ao de pó de titânio e pó de ferro, e é usado principalmente em equipamentos Seletivos de Sintering a laser (SLS).
4) Outros materiais metálicos de impressão 3D incluem ouro e prata, liga de tungstênio, liga de cobre, etc.
2. Materiais de biomateriais
1) A tecnologia de impressão 3D de biomaterial desenvolveu perspectivas muito amplas em campos biomédicos, como medicina regenerativa, engenharia de tecidos, desenvolvimento de medicamentos e auxílios médicos. Os principais materiais utilizados incluem células vivas, materiais biomédicos de polímeros e materiais inorgânicos. , materiais de hidrogel, polietrotécton (PEEK).
2) PEEK é um plástico de engenharia com excelente desempenho, com alta resistência à temperatura, autolubrificação, estabilidade química, resistência à radiação e propriedades elétricas, bem como excelentes propriedades mecânicas, que podem ser utilizadas na fabricação de máquinas e fabricação aeroespacial. No campo da biomedicina, o PEEK possui excelente biocompatibilidade. Comparado com implantes feitos de materiais metálicos, seu módulo elástico é mais próximo do osso humano, o que reduz muito a distância entre o módulo elástico do metal e do osso humano. As propriedades mecânicas dos implantes PEEK podem atender às necessidades fisiológicas normais do corpo humano, por isso o PEEK é um bom material de implante ortopédico. Comparado com implantes metálicos, o módulo elástico do PEEK é próximo ao do osso cortical. Em segundo lugar, o PEEK pode transmitir raios-X, tomografia computadorizada ou ressonância magnética sem artefatos, por isso é mais fácil monitorar o processo de crescimento e cicatrização óssea.
3. Além de metais e biomateriais, outros materiais de impressão incluem plásticos, resinas fotosensíveis, ceras, gesso, nylon, cerâmica.
1) Materiais plásticos também são chamados de resina, que pode mudar livremente sua forma e estilo, e é muito conveniente de usar. No campo industrial, o PP/HDPE/LDPE/PVC/PS são conhecidos como os cinco melhores plásticos de uso geral. Mas na impressão 3D, os materiais mais usados são ABS e PLA. São usados principalmente na fabricação de máquinas, design de modelos, educação e assistência médica, tecnologia de vestuário, etc.
2) A resina fotossensível é comumente conhecida como cola sem sombra UV, ou resina UV (cola). As resinas fotosensíveis são geralmente armazenadas em um estado líquido, e são frequentemente usadas para fazer materiais de alta resistência, alta temperatura, impermeável e outros materiais. Com o advento da tecnologia de impressão 3D SLA, este material passou a ser utilizado no campo da impressão 3D. As resinas fotossensíveis tradicionais são usadas em joias, design de modelos, fabricação de máquinas, etc., e resinas fotossensíveis de alto desempenho são usadas na fabricação em larga escala de bens de consumo e produtos industriais.
3) O ponto de congelamento da cera é relativamente alto, a 38-90°. A impressora 3D de cera profissional mais comum é a série PROJET 3500 da empresa americana de sistemas 3D. A cera de impressão 3D é uma cera industrial especial. O efeito final de impressão é muito delicado, a superfície do objeto é lisa e cheia de textura, com bons detalhes e excelente precisão. graus, como mostrado em Fig. Usado principalmente em fundição de joias, micro dispositivos médicos, implantes médicos, estatuetas, etc.
4) O material de gesso é um dos cinco principais materiais em gel, e o gesso usado para equipamentos de impressão 3D é geralmente pó branco. O pó de gesso é usado principalmente como impressora 3DP (Tridimensional Printing). O bocal do aglutinante pode ser adicionado com cartuchos de tinta colorida ao mesmo tempo, e a cor é integrada ao aglutinante durante a impressão, de modo a colorir o modelo, fazendo com que este processo se torne a atual A tecnologia de impressão 3D de cor completa mais madura. Usado principalmente para design de modelos, fabricação de máquinas, educação e assistência médica, etc.
5) Os materiais de nylon também são conhecidos como roda resistente (PA). Materiais de nylon são geralmente objetos de pó branco e muito finos. Os produtos de impressão 3D de nylon têm as características de alta resistência, alta precisão, boa resistência, etc., e podem suportar certa pressão. Comumente utilizado em modelos complexos, modelos conceituais, modelos pequenos, iluminação e produção funcional.
6) Os materiais cerâmicos possuem excelente desempenho de alta temperatura, alta resistência, alta dureza, baixa densidade e boa estabilidade química, tornando-os amplamente utilizados em indústrias aeroespaciais, automobilísticas, biológicas e outras. De acordo com as diferentes formas de materiais cerâmicos, diferentes tecnologias de impressão 3D podem ser usadas para formar. Técnicas comuns são as seguintes:
A. Modelagem de deposição fundida (FDM), que usa principalmente pasta de cerâmica para fazer porcelana para visualização e uso.
B. Aparência de litografia estéreo (SLA), utilizando chorume cerâmico misturado com resina fotossensível, usado principalmente em produtos odontológicos, implantes, joias, etc.
C. Sintering a laser seletivo (SLS), utilizando materiais em pó cerâmico, devido à sua precisão relativamente baixa e altos requisitos para pó, esta tecnologia não é muito utilizada.