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適合 3D 列印的柔性材料

本文總結了FDM、MJF、SLS和Carbon DLS等技術可用於3D列印的所有柔性聚合物選項。

在柔性材料和类橡胶材料的打印方面,3D 打印提供诸多可能性,灵活多变。从生产部件到对业余爱好者来说很酷的项目,这都是值得一试的。 让我们来看看Xometry择幂科技提供的3D打印技术的灵活材料选项。

不同3D打印材质的肖氏硬度指标

说到柔性聚合物,肖氏硬度是一个主要的性能,要注意。

创建肖氏硬度等级是为了在比较不同材料时提供通用参考点。  使用硬度计进行测量。有不同的肖氏硬度等级来测量不同材料的硬度。

  • Shore OO Scale 测量的是极其柔软的材料,比如凝胶(比如凝胶鞋垫)  
  • Shore A Scale 测量的是广泛的材料类型;从非常软和柔性到几乎完全没有柔性的半刚性塑料。
  • The Shore D Scale 测量的是非常硬的橡胶、半刚性和刚性塑料(如PVC管)
不同柔性3D打印选项的肖氏硬度比较

從上圖中可見,不同的指標之間也有重合之處。例如:Shore 95A 同樣也是 Shore 50D。

可在 Xometry 擇冪科技獲得 3D 列印柔性材料

不同的列印技術需要不同的聚合物或樹脂來列印。讓我們詳細看看每種技術需要什麼樣的列印材料及其特性。

Flexible material demonstration

熱塑性聚氨酯 (TPU)

TPUs 屬於熱塑性彈性體類別。TPE 的範圍可以從 10 Shore 00 到 72 Shore D,跨越所有三個硬度等級,但是,更常用的是 Shore A 等級。

TPU 聚氨酯88/95A

Ultrasint TPU 01 是一種通用材料,專門用於惠普尼龍多流射熔融成型(MJF)。這種材料是熱塑性聚氨酯,具有靈活性、高撕裂強度並提供良好的細節。TPU 3D 列印提供了獨特的可能性,否則很難實現與其他 3D 列印材質,如 ABS、PLA 或尼龍。

結合了塑料和橡膠的特性,TPU 可以生產出有彈性、高度耐用的零件,可以很容易地彎曲或壓縮。這種材料具有堅硬的橡膠般的特性,非常像滑板的輪子,適合一系列的用途。此外,該材料易於列印,並具有良好的抗紫外線和耐水解性。詳細特性請參見 TPU M95A 規格表。

TPU MJF 3D printed parts
TPU MJF 3D打印零件–Xometry

技术: 多射流熔融 (MJF)

類柔性TPE熱塑性彈性體

如果您需要一種耐腐蝕、柔性的橡膠材料,用於選擇性激光燒結(SLS)的柔性TPU/TPE是更佳選擇。具有良好的彈性後,變形和高紫外線(紫外線)穩定性,這種彈性體SLS TPU提供了許多優勢。透過創建一個有趣的結構設計,零件可以3D列印於各種應用,從汽車到鞋類行業。該材料給出了一個平滑的白色表面,也提供了良好的耐水解性,很大的衝擊吸收。

技术: 选择性激光烧结 (SLS)

TPU材料也可以用於FDM列印,但通常,這種3D列印的品質比使用SLS或MJF等基於粉末的技術列印時要低,此外,它們幾乎沒有價格差異。

TPU的屬性

TPU有一些獨特的關鍵特性,適合於行業應用。

耐磨/耐刮擦性

高抗磨損和抗刮傷性意味著耐久性和高美學價值。與其他熱塑性材料相比,當耐磨性和耐刮擦性對於汽車內部部件、運動和技術部件等應用至關重要時,TPU給出優異結果。

抗紫外線

除了保持良好的機械性能之外,它們還顯示出對紫外線輻射的非凡穩定性,因此具有優異的顏色穩定性。對於淺色和深色零件,行業可以依賴TPU的高抗刮傷性和抗紫外線性能,因為TPU可確保與美觀零件的牢度。

高靈活性

TPU具有很高的靈活性、吸震性和反彈性,是製作鞋類、運動器材和骨科模型的絕佳選擇。這種性質對於汽車內部和空氣過濾器覆蓋等應用非常有益。

其他優勢

在寬溫度範圍內具有良好的靈活性

優異的低溫和衝擊強度

穩健的天氣和高能量輻射抵抗力

在整個硬度範圍內具有高彈性

對油、油脂和多種溶劑具有彈性

DLS FPU 50 (柔性聚氨酯)

FPU 50 是一種抗衝擊、抗磨損和抗疲勞的半剛性材料,是必須承受重複應力零件的良好選擇。這種材料非常適合堅固的外殼、鉸接機構和摩擦配合。FPU在抗疲勞性和耐熱性方面與聚丙烯相當。功能薄至0.25毫米可以3D列印,它不像EPU 40那樣橡膠和彈性。看看DLS FPU 50的整體規格。

主要特點:

  • 堅韌耐疲勞
  • 高抗拉強度
  • 高衝擊和屈服強度

應用:

  • 卡扣式配合
  • 應變消除
  • 用於封裝小型電路的底座和支架

DLS SIL 30 (矽)

SIL,一種矽-聚氨酯材料,可與肖氏A硬度為35的商用TPE相比。CLIP技術使3D列印可以使用新型聚合物,包括複雜化學的聚氨酯和氰酸酯樹脂。結果是材料的多樣化和不斷增長的選擇,反映了共同的工程需求。以下為SIL 30規格表。

主要特點:

  • 柔軟的觸感
  • 生物相容性
  • 抗撕裂

應用:

  • 可穿戴(腕帶、耳機墊)
  • 醫療設備

所有這些CLIP樹脂都適合長期(> 30天)皮膚接觸。同樣,除EPU 40*外,所有產品均可用於短期(< 24小時)的黏膜接觸,而EPU 40僅適用於皮膚接觸。因此,它們也為在醫療行業列印安全材料提供了方法。

柔性材料成本對比

讓我們透過Xometry擇冪科技的報價引擎,對用於CAD模型的三種樹脂進行成本比較

3D design of a part
材料單位成本每10件的單位成本每100件的單位成本
TPU 聚氨酯 88/95A(MJF)
29.95€

12.37€

11.41€
類柔性TPE熱塑性彈性體(SLS)
25.84€

23.24€

21.41€
EPU 40
212.44€

48.82€

48.82€
FPU 50
436.53€

100.31€

100.31€
SIL 30
632.56€

159.24€

159.24€

結論

大眾市場上有兩種主要類型的3D列印用柔性材料:TPU,可與FDM、MJF和SLS 3D列印機使用,以及CLIP樹脂(Carbon DLS)列印。如果您要尋找更實惠的零件,請選擇TPU材料;如果您需要高強度或抗撕裂等高級材料特性,請選擇更昂貴的CLIP樹脂。

所有這些3D列印選項均可在Xometry擇冪科技獲得,只需上傳CAD文件並查看價格選項。