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行业动态

为SLA 3D打印选择合适的材料

创建时间: 01/08/2019

Choosing the Right Materials for SLA 3D Printing
用于SLA 3D打印的ProtoFab光敏树脂

3D打印中,要选对打印材料是件非常复杂的事情,有时候甚至令人感到非常困惑,因为在选择时需要考虑不同的材料性能及其复杂的术语。没有任何材料可以神奇到在所有条件下都发挥最佳性能,当打印条件改变,原来的优点常常可能变成缺点,所以要清楚了解每种材料性能的相对利弊。这篇文章可以指导用户如何正确选择3D打印材料,同时本文还对威斯坦提供的材料进行了深入的分析。

首先,我们探讨在SLA 3D打印中需要考虑到的材料的主要性能。

强度和坚固性

强度和坚固性的概念非常广泛,包含了一系列不同的性能。材料的坚固程度的最佳衡量尺度之一是抗张强度,即把这种材料拉伸至断裂需要的力量。与之相关的是拉伸模量(杨氏模量),这是要使一种材料变形所需要的力量大小的尺度(即刚度)。

在汽车和航空行业,材料最关键的标准是丝毫不会变形并且在压力下也不会破裂或折断,所以人们通常希望材料的这些相关的数值尽可能的高。强度的另一方面是冲击强度,它是材料如何抵抗被撞击或掉落的量度。通常,具有高拉伸模量的刚性材料在这方面表现不佳,因为它们不能非常好地吸收力,所以使工件坚固的因素是复杂且多面的。

柔韧性和脆性

柔韧性和脆性与强度密切相关,是所有材料最重要的特性之一。抗张强度不是评估材料是否坚固的唯一方法。弯曲模量弯曲强度、断裂伸长率和所有柔韧性或脆性部分的良好指标都是。弯曲强度和弯曲模量与抗张强度和拉伸模量相同,但是它们是弯曲工件而不是将其拉开所需的力的量度。断裂伸长率是一个工件在分开之前可以延伸的百分比。非常柔韧的材料可以延长25%以上而不会断裂,而特别脆的工件在延伸到5%时就可能会折断。

极端刚性的工件可能会突然折断,而具有一定程度柔韧性的工件可能能够在最终断裂之前承受更的力。然而,在许多情况下,刚性至关重要,因此这些相关属性之间总会有一定程度的取舍。对于卡扣组件,脆性是大多数需要避免的特性,而柔韧性是必须的,即使这意味着需要通过一些其他措施牺牲其最终的强度。

耐热性

耐热性是在某些应用中可能是至关重要的性质,但有时也无关紧要,因此应根据需要相应地选择材料。耐高温的材料往往很脆,因此如果不需要耐热性能,就最好避免使用耐热材料。通过适当的后固化,我们的材料即使在超过200摄氏度时也能保持其形状,而我们的柔韧性材料在温度达到30度左右开始变形,因此这方面的性能差异非常显著

颜色和透明度

SLA树脂通常只有纯白色,灰白色或透明色。威斯坦将这种灰白色称为象牙色。工件可以在后处理中漆,因此材料的颜色通常不重要。但有时客户会希望后处理最小化或因为特定原因避免喷漆(例如在牙科应用中)。在这种情况下,纯白色有时优于象牙色。透明树脂更难以生产,并且必须牺牲一些其他的机械性能才能实现透明的颜色。但是,我们的透明系列树脂在强度方面与我们的其他不透明材料也是不相上下的,适用于大多数应用,但卡扣组件除外。

材料选择

威斯坦材料目前共有5个系列,其中包含了10种不同的材料。让我们依次看看,并

快速结它们的主要优点和缺点。

ABS材料

ABS通常是注塑和原型制造的主要材料,并可以变为可用于SLA打印的树脂材料。我们的类ABS树脂Formula WFormula L1是两款很好的全能型树脂,适用于各种各样的应用。与我们的其他材料相比,它们在任何具体特性上都不具备优势,但它们也没有任何重大缺陷。Formula WFormula L1都是通用模型和汽车零部件的绝佳选择。

· Formula W:白色,在所有领域都能发挥坚实全面的性能。

· Formula L1:象牙色而不是纯白色。与Formula W非常相似,但是强度更高一些,防潮性也更好。

耐热材料

有时工件需要能够承受各种热环境,这就是我们的耐热系列所要解决的问题。如所述,耐热性会导致脆性,因此我们提供3种不同的材料,以尽量满足多种情况。这三种材料都非常适合风洞试验。

· Magna W120经过2小时160度热处理,其热性能可以达到威斯坦所有材料中的最佳热性能。这一步骤可最大限度地提高工件的机械性能,使工件可以承受极端的高温。但是即使没有这一额外的处理,工件仍能可以很好地承受高温环境。Magna W120的主要缺点是柔韧性很低且易脆,Magna L100Magna L90相对会好一些。Magna W120是一种极具吸引力的白色,而该系列中的另外两种材料都是象牙色。

· Magna L100如果不做热处理,Magna L100的耐热性实际上比Magna W120更高(经过热处理后,Magna W120的耐热性可以得到显著的提高)。而且它相比于Magna W120,更不易脆,整体性能更佳。

· Magna L90Magna L100非常相似,但是耐热性略低一些,冲击强度略高一些。

高韧性材料

对于某些专业应用,我们常规的类ABS树脂可能不够坚固,在这种情况下,我们也提供高韧材料系列。其抗张强度与我们的类ABS系列相似,但高韧系列在断裂伸长率和冲击强度方面的性能更佳。

· Robusta G这是我们所有材料中最坚固的材料,能够承受极强冲击或高处摔落。其主要缺点是热性能相对较差且打印精度略低一些。

· Robusta LR在冲击强度和断裂伸长率方面不如Robust G强,但是抗张强度和弯曲模量更高。热性能也优于Robusta G,打印精度达标。

透明材料

特性是材料是透明的,这一系列的树脂在其他机械性能方面也表现良好。透明系列共有两种材料,每种材料的特长和应用都各有不同。

· Clara E在强度和整体性能方面与类ABS材料相近。Clara E非常适合熔模铸造。这款材料是透明的,但其透明度不如Clara S

· Clara SClara E相似但其透明度更高。它的机械性能通常与Clara E相近,但是Clara S在设计上更多考虑了通用模型,适用于汽车零部件。

软胶材料

最后,我们还有软胶材料,其特点是可以让工件更加柔韧灵活。

· Flexa W比我们其他所有其他材料都更加灵活,而且其许多机械性能都比我们其他产品高出很多。例如,它的弯曲强度、断裂伸长率和冲击强度方面表现更好,同时,其抗张强度、拉伸模量和弯曲模量值却又低很多。也就是说,用这种材料打印出来的工件很容易弯曲,但却很难折断。所以这种材料非常适合打印卡扣组件、其他需要避免脆性和破裂的专业应用和对材料的柔软度要求更高的工件。它的主要缺点是相对于我们的其他材料,其耐热性和耐湿性较差。它也无法达到其他柔性较低的材料的打印精度。

下表为我们的材料性能汇总表:

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