En la actualidad, hay alrededor de 14 tipos de materiales que se pueden usar normalmente en impresoras 3D, y 107 tipos de materiales se han combinado y evolucionado sobre esta base. La mayoría de estos materiales son alambres, polvos o líquidos viscosos.
La tecnología de impresión 3D ha existido durante décadas. Desde su comercialización en la década de 1980, se ha utilizado ampliamente en el mecanizado, la fabricación de automóviles y otras industrias, y también se ha promovido gradualmente en industrias como la construcción, la atención médica, la creatividad cultural y la restauración de reliquias culturales.
En la actualidad, hay cuatro métodos principales para curar y formar materiales de impresión 3D: calentamiento, enfriamiento, irradiación ultravioleta y sinterización láser. A partir de la comparación de costos de varias tecnologías, el modelado de deposición fundida (FDM) es sin duda el costo general más bajo, por lo que la popularidad es relativamente alta. Desde el punto de vista de los materiales, los más comunes son los cables de fusible, y los materiales son principalmente ABS, caucho sintético, cera fundida y termoplásticos de poliéster. Además del modelado de deposición fundida (FDM) más económico, la sinterización selectiva por láser (SLS) es actualmente la tecnología de impresión 3D más precisa, y muchos modelos médicos y modelos de aviación se imprimen utilizando esta tecnología. Sin embargo, a partir de las aplicaciones prácticas actuales, los consumibles disponibles para la impresión 3D no son muy ricos. Aunque la tecnología de impresión 3D de harina de hueso, hidrogel, células y otras biotintas como consumibles también se ha desarrollado y probado con éxito, las aplicaciones de producción a gran escala a distancia también tienen un largo tiempo de desarrollo.
Desde el punto de vista de los materiales, se dividen en materiales metálicos, materiales biológicos y materiales no metálicos y no biológicos de acuerdo con sus diferencias.
1. Principales materiales metálicos
1) La aleación de titanio es uno de los metales estructurales más importantes descubiertos por los humanos. Las aleaciones de titanio son ampliamente utilizadas en diversos campos debido a su resistencia ultra alta, excelente resistencia a la corrosión y resistencia a altas temperaturas. Debido a las características del material, las aleaciones de titanio tienen las ventajas de alta resistencia y baja densidad, buen rendimiento de descarga, tenacidad y buena resistencia a la corrosión. La producción anual de aleaciones de titanio en el mundo ha alcanzado más de 40,000 toneladas, y hay más de 30 tipos de aleaciones de titanio. Entre ellas, las aleaciones de titanio más utilizadas son TI6AI4V (TC4), TI5AI2.5Sn (TA7) y titanio puro industrial (TA1/TA2/TA3).
Utilizado principalmente en la empresa EOS serie M, empresa de sistemas 3D SPRO equipo de moldeo de sinterización de polvo metálico. Utilizado en el sector aeroespacial, implantes médicos, fabricación de alta gama, etc.
2) Polvo de hierro y acero se refiere principalmente al agregado de partículas de hierro con un diámetro de menos de 0,5 mm, el color es negro y la principal materia prima de la pulvimetalurgia. En términos de propiedades del material, el hierro metálico completamente puro es de color blanco plateado. La razón por la que el polvo de hierro es negro se debe a la absorción de la luz. El polvo de acero tiene alta resistencia, alta suavidad superficial, fuerte resistencia a la corrosión y baja flexibilidad.
Utilizado principalmente en la empresa EOS serie M, empresa de sistemas 3D SPRO equipo de moldeo de sinterización de polvo metálico. Para fabricación industrial, diseño de modelos, construcción, etc.
3) El uso de polvo de aleación de aluminio en el campo de la impresión 3D es muy similar al de polvo de titanio y polvo de hierro, y se utiliza principalmente en equipos de sinterización selectiva por láser (SLS).
4) Otros materiales metálicos de impresión 3D incluyen oro y plata, aleación de tungsteno, aleación de cobre, etc.
2. Materiales de biomateriales
1) La tecnología de impresión 3D de biomateriales ha desarrollado perspectivas muy amplias en campos biomédicos como la medicina regenerativa, la ingeniería de tejidos, el desarrollo de medicamentos y las ayudas médicas. Los principales materiales utilizados incluyen células vivas, materiales poliméricos biomédicos y materiales inorgánicos. , materiales de hidrogel, polieteretactona (PEEK).
2) PEEK es un plástico de ingeniería con excelente rendimiento, con resistencia a altas temperaturas, autolubricación, estabilidad química, resistencia a la radiación y propiedades eléctricas, así como excelentes propiedades mecánicas, que se pueden utilizar en la fabricación de maquinaria y fabricación aeroespacial. En el campo de la biomedicina, PEEK tiene una excelente biocompatibilidad. En comparación con los implantes hechos de materiales metálicos, su módulo elástico es más cercano al del hueso humano, lo que reduce en gran medida la brecha entre el módulo elástico del metal y el hueso humano. Las propiedades mecánicas de los implantes PEEK pueden satisfacer las necesidades fisiológicas normales del cuerpo humano, por lo que PEEK es un buen material de implante ortopédico. En comparación con los implantes metálicos, el módulo elástico de PEEK es cercano al del hueso cortical. En segundo lugar, PEEK puede transmitir rayos X, tomografía computarizada o resonancia magnética sin artefactos, por lo que es más fácil monitorear el crecimiento óseo y el proceso de curación.
3. Además de los metales y biomateriales, otros materiales de impresión incluyen plásticos, resinas fotosensibles, ceras, yeso, nylon, cerámica.
1) Los materiales plásticos también se llaman resina, que puede cambiar libremente su forma y estilo, y es muy conveniente de usar. En el campo industrial, PP / HDPE / LDPE / PVC / PS se conocen como los cinco principales plásticos de uso general. Pero en la impresión 3D, los materiales más utilizados son el ABS y el PLA. Se utilizan principalmente en la fabricación de maquinaria, diseño de modelos, educación y atención médica, tecnología de la ropa, etc.
2) La resina fotosensible se conoce comúnmente como pegamento sin sombras curable por UV, o resina UV (pegamento). Las resinas fotosensibles generalmente se almacenan en estado líquido y a menudo se usan para fabricar materiales de alta resistencia, alta temperatura, impermeables y de otro tipo. Con el advenimiento de la tecnología de impresión 3D SLA, este material comenzó a utilizarse en el campo de la impresión 3D. Las resinas fotosensibles tradicionales se utilizan en joyería, diseño de modelos, fabricación de maquinaria, etc., y las resinas fotosensibles de alto rendimiento se utilizan en la fabricación a gran escala de bienes de consumo y productos finales industriales.
3) El punto de congelación de la cera es relativamente alto, a 38-90 °. La impresora 3D de cera profesional más común es la serie PROJET 3500 de la compañía estadounidense de sistemas 3D. La cera de impresión 3D es una cera industrial especial. El efecto de impresión final es muy delicado, la superficie del objeto es lisa y llena de textura, con buenos detalles y excelente precisión. grados, como se muestra en la Fig. Se utiliza principalmente en fundición de joyas, micro dispositivos médicos, implantes médicos, figurillas, etc.
4) El material de yeso es uno de los cinco materiales principales de gel, y el yeso utilizado para el equipo de impresión 3D suele ser polvo blanco. El polvo de yeso se utiliza principalmente como impresora de impresión tridimensional (3DP). La boquilla del aglutinante se puede agregar con cartuchos de tinta de color al mismo tiempo, y el color se integra en el aglutinante durante la impresión, para colorear el modelo, haciendo que este proceso se convierta en la tecnología actual de impresión 3D a todo color más madura. Se utiliza principalmente para el diseño de modelos, fabricación de maquinaria, educación y atención médica, etc.
5) Los materiales de nylon también se conocen como rueda resistente (PA). Los materiales de nylon suelen ser objetos blancos y de polvo muy finos. Los productos de impresión 3D de nylon tienen las características de alta resistencia, alta precisión, buena tenacidad, etc., y pueden soportar cierta presión. Comúnmente utilizado en modelos complejos, modelos conceptuales, modelos pequeños, iluminación y producción funcional.
6) Los materiales cerámicos tienen un excelente rendimiento a altas temperaturas, alta resistencia, alta dureza, baja densidad y buena estabilidad química, lo que los hace ampliamente utilizados en la industria aeroespacial, automotriz, biológica y otras industrias. De acuerdo con las diferentes formas de materiales cerámicos, se pueden utilizar diferentes tecnologías de impresión 3D para formar. Las técnicas comunes son las siguientes:
A. Modelado de deposición Fundida (FDM), que utiliza principalmente pasta de cerámica para hacer porcelana para ver y usar.
B. Apariencia de litografía estéreo (SLA), utilizando purín cerámico mezclado con resina fotosensible, utilizado principalmente en productos dentales, implantes, joyas, etc.
C. Sinterización selectiva por láser (SLS), utilizando materiales de polvo cerámico, debido a su precisión relativamente baja y altos requisitos de polvo, esta tecnología no se usa mucho.