3d打印常用的材料介绍，这些材料都有哪些特点？ - 广州3D打印展

3D打印技术的兴起和发展离不开3D打印材料的发展。3D打印有多种技术种类，如SLS、SLA和FDM等。每种打印技术的打印材料都是不一样的，如SLM常用的打印材料是金属粉末，而SLA通常用光敏树脂，FDM采用的材料比较广泛，如ABS塑料、PLA塑料等。

根据3D打印的原理，在理论上，只要使用与模型相同的材质，就能打印出和模型几平模一样的东西。因此，对3D打印来说，耗材是打印是否成功的重要因素。例如，只有使用饼干相同的面粉作材料，打印出来的饼干才是可以吃的；使用塑料、大理石粉等材料打印的来的只能是饼干的模型。其实，3D打印技术本身并不复杂，但寻找可用的耗材却是难点。普道打印机的耗材是墨水和纸张，但3D打印机的耗材必须经过特殊处理，对材料的固化反应速些也要求很高。

根据业内领先的厂商的报告，目前3D打印的材料已经超过了200种。从直接数字制造角度来看，200多种材料还是非常有限的，因为现实中产品非常多，生产材料及其组合也是纷繁复杂的。目前，比较普及的3D打印耗材包括PLA塑料、ABS塑料、尼龙铝粉材料、人造橡胶、铸造蜡和聚酯热塑性塑料、金属粉末、陶瓷粉未、石膏粉末等。其中ABS塑料是一种用途极广的热塑性工程塑料。人造橡胶、金属粉末等也都具有热塑性，这是对3D打印耗材的一个基本要求，一些汽车的零部件就是用这样的耗材打印出来的。

1.常见3D打印材料介绍

(1)ABS塑料类

ABS是FDM最常用的打印材料，目前有多种颜色可以选择，是消费级3D打印机用户最喜爱的打印材料，如打印“乐高”类型的很多玩具，制作很多创意家居饰件等。ABS材料通常是细丝盘装，通过3D打印喷嘴加热熔解打印。由于喷嘴喷出之后需要立即凝固，喷嘴加热的温度控制在ABS材料热熔点高出1～2℃，不同的ABS由于熔点不同，对于不能调节温度的喷嘴是不能通配的。这也是最好在原厂商购买打印材料的原因。

(2)PLA塑料类

PLA塑料熔丝也是一种非常常用的打印材料。尤其是对于消费级3D打印机来说，PLA可以降解，是一种环保的材料。PLA一般情况下不需要加热床，这一点不像ABS，所以PLA容易使用，而且更加适合低端的3D打印机。PLA有多重颜色可以选择，而且还有半透明的红、蓝、绿以及全透明的材料。PLA的通用性也有待提高。

（3）亚克力类材料

亚克力源自英文acrylic，意指由有机化合物甲基丙烯酸甲酯单体(Methyl Methacrylate，MMA)所制成的PMMA板，其透明与透光度如同玻璃一般。将所有由透明塑料(如PS、PC等)或由劣质回收MMA所制成的板材统称为有机玻璃。亚克力(有机玻璃)材料表面光洁度好，可以打印出透明和半透明的产品。目前，利用亚克力材质，可以打印出牙齿模型用于牙齿矫正的治疗。

(4)尼龙铝粉材料(Alumide)

尼龙铝粉就是在尼龙的粉末中掺杂一部分铝粉，通过SLS技术进行打印，使打印出的成品具有金属的光泽。当铝粉含量从0增大到50%时，所制成品的热变形温度、拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量及硬度比单纯尼龙烧结件分别提高了87℃、10.4%、62.1%、122.3%及70.4%。此外，烧结件的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度也随着铝粉平均粒径的减小而增大。这种材料经常用于装饰品和首饰的创意产品的打印中。

(5)陶瓷粉末(Ceramic)

陶瓷粉末采用SLS进行烧结。上釉陶瓷产品可以用来盛食物，很多人用陶瓷来打印个性化的杯子。当然3D打印并不能完成陶瓷的高温烧制，需要在打印完成之后进行高温烧制。

(6)树脂材料(Resin)

树脂通常是指受热后有软化或熔融范围，软化时在外力作用下有流动倾向，常温下是固态、半固态，有时也可以是液态的有机聚合物。一般不溶于水，能溶于有机溶剂。树脂按来源可分为天然树脂和合成树脂；按其加工行为又有热塑性树脂和热固性树脂之分。树脂是SLA光固化成型的重要原料，其变化种类很多，有透明的、半固体状的，可以制作中间设计过程模型。由于其成型精度比FDM高，因此可以作为生物模型或医用模型。

(7)不锈钢材料(Stainless Steel)

不锈钢以其漂亮的外观、耐腐蚀的特性、不易损坏的优点，越来越受到人们的喜爱。锅碗瓢盆、城市雕塑、建筑、装修居室等使用不锈钢的越来越多。不锈钢坚硬，而且有很强的牢固度。不锈钢粉末采用SLM技术进行3D烧结，可以选用银色、古铜色及白色。不锈钢可以制作模型、现代艺术品以及很多功能性和装饰性的用品。不锈钢3D打印技术最成熟的是东莞大唐盛世-金属3D打印工厂了，多年来一直专注于金属3D打印材料的应用。

(8)彩色打印材料

彩色打印有两种情况，一种是两种或多种颜色的相同或不同的材料从各自的喷嘴中挤出，最常用的是消费级的FDM双喷嘴的打印机，通过两种或多种材料的组合来形成有限的色彩组合。另外一种是采用喷墨打印机的原理，通过不同的染色剂的组合，和粘结剂混合注入打印材料粉末中进行凝固，理论上这种技术可以打印出“真彩”的3D物品。打印材料通常选择树脂、聚丙乙烯或ABS。

2.特殊3D打印材料介绍

随着技术的发展和应用范围的扩大，出现了一些特殊的3D打印材料。

(1)人造骨粉

如果人体的骨头不幸受伤，那么传统的骨头移植手术会使用病患者其他部位的骨头或是利用陶瓷来代替。最近，加拿大有一所大学正在研发“骨骼打印机”，利用3D打印技术，将人造骨粉转变成精密的骨骼组织。骨骼打印机使用的材料是一种类似于水泥的人造粉未薄膜，也叫“人造骨粉”。打印机会在用骨粉制作的薄膜上喷洒一种酸性药剂，使薄膜变得坚硬。这个过程会一再重复，形成一层又一层的粉质薄膜。最后，精密的“骨骼组织”就被创造出来。

(2)巧克力等食品级原料

巧克力、可可粉、砂糖甚至肉制品都可以作为3D打印材质来“打印”美味食品。3D食物打印机是一种可以把食物“打印”出来的机器。它使用的不是墨盒，而是把食物的材料和配料预先放入容器内，再输入食谱，按下程序开关，余下的烹制程序会由它去做，输出来的不是一张又一张的文件，而是真正可以吃下肚的食物。

由国外一家“科学实验室”制作完成的砂糖3D打印机CandyFab 4000 通过喷射加热过的砂糖，可以做出美味又好看的甜品。还用改进的3D打印技术打印出的鲜肉让人又惊又喜。打印肉关键在于原材料的调配，“3D肉”利用实验室培养出来的细胞介质生成的类似鲜肉的替代物质，用水基溶胶为粘合剂，再配合特殊的糖分子结构制成。这可以说是目前“最美味可口”的3D打印材质了。

(3)生物细胞

作为一种生物制造技术，细胞的3D打印是其中的技术基石。通过3D打印技术将细胞作为材料层层打印在生物支架(基质)材料上，通过准确定位，形成具备生物特性的组织。

如果细胞打印进展顺利，那么人类的健康问题将得到极大的改善。这些具备生物特性的组织不仅可以作为很好的医学研究工具，还可以根据病体的需要进行器官移植和修复，用来进行药物筛选的试验，制作药物研发领域的药物筛选模型，弥补现阶段蛋白筛选直接到动物体筛选的技术缺失，提高药物筛选率，大大缩短新药的研发时间。这项技术一旦成熟那么离3D打印克隆人就不远了。