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适合 3D 打印的柔性材料

本文总结了FDM、MJF、SLS和Carbon DLS等技术可用于3D打印的所有柔性聚合物选项

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

从上图中可见,不同的指标之间也有重合之处。例如:Shore 95A同样也是Shore 50D.

可在Xometry获得3D打印柔性材料

不同的印刷技术需要不同的聚合物或树脂来印刷。让我们详细看看每种技术需要什么样的打印材料及其特性。

Flexible material demonstration

热塑性聚氨酯 (TPU)

TPUs 属于热塑性弹性体类别。TPE的范围可以从10 Shore 00到72 Shore D,跨越所有三个硬度等级,但是,最常用的是Shore A等级。

TPU 聚氨酯88/95A

Ultrasint TPU 01是一种通用材料,专门用于多射流熔融 (MJF)。这种材料是热塑性聚氨酯,具有灵活性,高撕裂强度和提供良好的细节。TPU 3D打印提供了独特的可能性,否则很难实现与其他3D打印材质,如ABS,PLA或尼龙。

结合了塑料和橡胶的特性,TPU可以生产出有弹性、高度耐用的零件,可以很容易地弯曲或压缩。这种材料具有坚硬的橡胶般的特性,非常像滑板的轮子,适合一系列的最终用途。此外,该材料易于印刷,并具有良好的抗紫外线和耐水解性。详细特性请参见TPU M95A规格表

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

技术: 多射流熔融 (MJF)

类柔性TPE热塑性弹性体

如果您需要一种耐腐蚀、柔性的橡胶材料,用于选择性激光烧结(SLS)的柔性TPU/TPE是最佳选择。具有良好的弹性后,变形和高紫外线(紫外线)稳定性,这种弹性体SLS TPU提供了许多优势。通过创建一个有趣的结构设计,零件可以3D打印的各种应用,从汽车到鞋类行业。该材料给出了一个平滑的白色表面,也提供了良好的耐水解性,很大的冲击吸收。

技术: 选择性激光烧结 (SLS)

TPU材料也可以用于FDM打印,但通常,这种3D打印的质量比使用SLS或MJF等基于粉末的技术打印时要低,此外,它们几乎没有价格差异。

TPU的属性

TPU有一些独特的关键特性,适合于行业应用。

耐磨/耐刮擦性

高抗磨损和抗刮伤性意味着耐久性和高美学价值。与其他热塑性材料相比,当耐磨性和耐刮擦性对于汽车内部部件、运动和技术部件等应用至关重要时,TPU给出优异结果。

抗紫外线

除了保持良好的机械性能之外,它们还显示出对紫外线辐射的非凡稳定性,因此具有优异的颜色稳定性。对于浅色和深色零件,行业可以依赖TPU的高抗刮伤性和抗紫外线性能,因为TPU可确保与美观零件的牢度。

高灵活性

TPU具有很高的灵活性、吸震性和反弹性,是制作鞋类、运动器材和骨科模型的绝佳选择。这种性质是非常有益的,当谈到汽车内部和空气过滤器覆盖。

其他优势

  • 在宽温度范围内具有良好的灵活性
  • 优异的低温和冲击强度
  • 稳健的天气和高能量辐射抵抗力
  • 在整个硬度范围内具有高弹性
  • 对油、油脂和多种溶剂的弹性

柔性CLIP树脂

CLIP树脂是一类高质量的树脂,用于碳DLS 3D打印技术。在Xometry,我们提供三种类型的柔性CLIP树脂。请查看我们的视频概述,了解它们的外观:

https://youtu.be/OZk7V1xi_Y4

DLS EPU 40 (弹性聚氨酯)

EPU 40 是一种高性能聚氨酯弹性体,是需要高弹性和抗撕裂性的应用场合的良好选择。弹性体聚氨酯CLIP树脂,由于其高性能允许在循环拉伸和压缩负荷下的优良弹性行为。您可以拉伸和弯曲它,它会恢复到原来的打印形状。

EPU 40可与肖氏硬度为70A的商用TPU相比较。EPU树脂是橡胶状的、耐冲击的、柔性的和可拉伸的,具有几乎看不到的100 m或0.1 mm的层厚。然后,零件非常接近注塑模型,这使得原型制作非常有趣。看看EPU 40规格表

主要特点

  • 高弹性
  • 抗撕裂
  • 化学和生物相容性

应用

  • 垫片和密封件
  • 减震器
  • 隔振器

DLS FPU 50 (柔性聚氨酯)

FPU 50 是一种抗冲击、抗磨损和抗疲劳的半刚性材料,是必须承受重复应力的零件的良好选择。这种材料非常适合坚固的外壳、铰接机构和摩擦配合。FPU在抗疲劳性和耐热性方面与聚丙烯相当。功能薄至0.25毫米可以3D打印,它是不像EPU 40橡胶和弹性。看看DLS FPU 50的整体规格

主要特点

  • 坚韧耐疲劳
  • 高抗拉强度
  • 高冲击和屈服强度

应用

  • 卡扣式配合
  • 应变消除
  • 用于封装小型电路的底座和支架

DLS SIL 30 (硅)

SIL,一种硅-聚氨酯材料,可与肖氏A硬度为35的商用TPE相比。CLIP技术使3D打印与新型聚合物,包括复杂的化学,如聚氨酯和氰酸酯为基础的树脂。结果是材料的多样化和不断增长的选择反映了共同的工程要求。这是SIL 30规格表

主要特点

  • 柔软的触感
  • 生物相容性
  • 抗撕裂

应用

  • 可穿戴(腕带、耳机垫)
  • 医疗设备

所有这些CLIP树脂都适合长期(> 30天)皮肤接触。同样,除EPU 40*外,所有产品均可用于短期(< 24小时)的粘膜接触,该产品仅适用于皮肤接触。因此,他们也找到了在医疗行业印刷安全材料的方法。

柔性材料成本对比

让我们通过Xometry的报价引擎对用于CAD模型的三种树脂进行成本比较

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

12.37€

11.41€
类柔性TPE热塑性弹性体(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€

结论

大众市场上有两种主要类型的3D打印用柔性材料:TPU,可与FDM,MJF和SLS 3D打印机和CLIP树脂(碳DLS)打印。如果您要寻找更实惠的零件,请选择TPU材料;如果您需要高强度或抗撕裂等高级材料特性,请选择更昂贵的CLIP树脂。

所有这些3D打印选项均可在Xometry获得,只需上传CAD文件并查看价格选项。

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