V súčasnosti existuje asi 14 druhov materiálov, ktoré možno bežne používať na 3D tlačiarňach a na tomto základe bolo kombinovaných a vyvinutých 107 druhov materiálov. Väčšina z týchto materiálov sú drôty, prášky alebo viskózne kvapaliny.
Technológia 3D tlače existuje už niekoľko desaťročí. Od svojho komercializácie v 80. rokoch sa široko používa v strojárstve, automobilovej výrobe a iných odvetviach a postupne sa propaguje aj v odvetviach, ako je stavebníctvo, lekárska starostlivosť, kultúrna kreativita a obnova kultúrnych pamiatok.
V súčasnosti existujú štyri hlavné metódy vytvrdzovania a tvarovania 3D tlačových materiálov: vykurovanie, chladenie, ultrafialové ožarovanie a laserové spekanie. Z porovnania nákladov rôznych technológií je fused depozitné modelovanie (FDM) nepochybne najnižšími celkovými nákladmi, takže popularita je relatívne vysoká. Z hľadiska materiálov sú najbežnejšími poistkovými drôtmi a materiálmi sú hlavne ABS, syntetický kaučuk, liaty vosk a polyesterové termoplasty. Okrem najúspornejšieho modelovania tavených depozícií (FDM) je selektívne laserové spekanie (SLS) v súčasnosti najpresnejšou technológiou 3D tlače a pomocou tejto technológie sa tlačí mnoho lekárskych modelov a leteckých modelov. Zo súčasných praktických aplikácií však spotrebný materiál dostupný pre 3D tlač nie je veľmi bohatý. Hoci bola vyvinutá a úspešne testovaná technológia 3D tlače kostnej múčky, hydrogélu, buniek a iných biologických atramentov ako spotrebného materiálu, vzdialenosť Veľkoplošné výrobné aplikácie majú tiež dlhú dobu vývoja.
Z hľadiska materiálov sú rozdelené na kovové materiály, biologické materiály a nekovové a nebiologické materiály podľa ich rozdielov.
1. Hlavné kovové materiály
Zliatina titánu je jedným z najdôležitejších konštrukčných kovov objavených ľuďmi. Zliatiny titánu sú široko používané v rôznych oblastiach vďaka svojej ultra vysokej pevnosti, vynikajúcej odolnosti proti korózii a vysokej teplotnej odolnosti. Vďaka vlastnostiam materiálu majú zliatiny titánu výhody vysokej pevnosti a nízkej hustoty, dobrého výkonu pri vykládke, húževnatosti a dobrej odolnosti proti korózii. Ročná produkcia zliatin titánu na svete dosiahla viac ako 40 000 ton a existuje viac ako 30 druhov zliatin titánu. Medzi nimi sú najrozšírenejšie zliatiny titánu TI6AI4V (TC4), TI5AI2.5Sn (TA7) a priemyselný čistý titán (TA1/ TA2 / TA3).
Používa sa hlavne v spoločnosti EOS série M, 3D systémy spoločnosť SPRO série kovový prášok spekanie zariadenia. Používa sa v leteckom priemysle, lekárskych implantátoch, high-end výrobe atď.
2) Prášok zo železa a ocele sa vzťahuje hlavne na kamenivo častíc železa s priemerom menším ako 0,5 mm, farba je čierna a hlavná surovina práškovej metalurgie. Pokiaľ ide o materiálové vlastnosti, úplne čisté kovové železo je strieborno-biele. Dôvodom, prečo je prášok železa čierny, je absorpcia svetla. Oceľový prášok má vysokú pevnosť, vysokú hladkosť povrchu, silnú odolnosť proti korózii a nízku flexibilitu.
Používa sa hlavne v spoločnosti EOS série M, 3D systémy spoločnosť SPRO série kovový prášok spekanie zariadenia. Pre priemyselnú výrobu, návrh modelov, konštrukciu atď.
3) Použitie prášku z hliníkovej zliatiny v oblasti 3D tlače je veľmi podobné použitiu titánového prášku a prášku zo železa a používa sa hlavne v zariadeniach selektívneho laserového spekania (SLS).
4) Ďalšie kovové materiály 3D tlače zahŕňajú zlato a striebro, zliatinu volfrámu, zliatinu medi atď.
2. Materiály biomateriálov
Technológia biomateriálnej 3D tlače vyvinula veľmi široké vyhliadky v biomedicínskych oblastiach, ako je regeneratívna medicína, tkanivové inžinierstvo, vývoj liekov a zdravotnícke pomôcky. Medzi hlavné použité materiály patria živé bunky, biomedicínske polymérne materiály a anorganické materiály. , hydrogélové materiály, polyetetereterketón (PEEK).
2) PEEK je inžiniersky plast s vynikajúcim výkonom, s vysokou teplotnou odolnosťou, samomazaním, chemickou stabilitou, radiačnou odolnosťou a elektrickými vlastnosťami, ako aj vynikajúcimi mechanickými vlastnosťami, ktoré môžu byť použité vo výrobe strojov a leteckej výrobe. V oblasti biomedicíny má PEEK vynikajúcu biokompatibilitu. V porovnaní s implantátmi vyrobenými z kovových materiálov je jeho elastický modul bližšie k modulu ľudskej kosti, čo výrazne znižuje medzeru medzi elastickým modulom kovu a ľudskej kosti. Mechanické vlastnosti implantátov PEEK môžu spĺňať normálne fyziologické potreby ľudského tela, takže PEEK je dobrý ortopedický implantačný materiál. V porovnaní s kovovými implantátmi je elastický modul PEEK blízky modulu kortikálnej kosti. Po druhé, PEEK môže prenášať röntgenové, CT alebo MRI skenovanie bez artefaktov, takže je ľahšie sledovať rast kostí a proces hojenia.
3. Okrem kovov a biomateriálov zahŕňajú ďalšie tlačové materiály plasty, fotosenzitívne živice, vosky, omietky, nylon, keramiku.
1) Plastové materiály sa tiež nazývajú živica, ktorá môže voľne meniť svoju formu a štýl a je veľmi pohodlná na použitie. V priemyselnej oblasti sú PP/HDPE/LDPE/PVC/PS známe ako päť najlepších univerzálnych plastov. Ale v 3D tlači sú najčastejšie používanými materiálmi ABS a PLA. Používajú sa hlavne vo výrobe strojov, modelovom dizajne, vzdelávaní a lekárskej starostlivosti, odevnej technike atď.
Fotosenzitívna živica je všeobecne známa ako UV-liečiteľné beztieňové lepidlo alebo UV živica (lepidlo). Fotosenzitívne živice sa vo všeobecnosti skladujú v kvapalnom stave a často sa používajú na výrobu vysokopevnostných, vysokoteplotných, vodotesných a iných materiálov. S príchodom technológie 3D tlače SLA sa tento materiál začal používať v oblasti 3D tlače. Tradičné fotosenzitívne živice sa používajú v šperkoch, dizajne modelov, výrobe strojov atď. A vysokovýkonné fotosenzitívne živice sa používajú pri veľkoplošnej výrobe spotrebného tovaru a priemyselných koncových výrobkov.
3) Bod mrazu vosku je relatívne vysoký, pri 38-90°. Najbežnejšou profesionálnou voskovou 3D tlačiarňou je séria PROJET 3500 americkej spoločnosti 3D systémov. 3D tlačový vosk je špeciálny priemyselný vosk. Konečný tlačový efekt je veľmi jemný, povrch objektu je hladký a plný textúry, s dobrými detailmi a vynikajúcou presnosťou. stupňov, ako je znázornené na obr. Používa sa hlavne pri odlievaní šperkov, mikro zdravotníckych pomôckach, lekárskych implantátoch, figúrkach atď.
4) Sadrový materiál je jedným z piatich hlavných gélových materiálov a sadra používaná na 3D tlačové zariadenia je zvyčajne biely prášok. Sadrový prášok sa používa hlavne ako trojrozmerná tlačiareň (3DP). Tryska spojiva môže byť pridaná s farebnými atramentovými kazetami súčasne a farba je integrovaná do spojiva počas tlače, aby sa model zafarbil, čím sa tento proces stal aktuálnou najvyspelejšou plnofarebnou technológiou 3D tlače. Používa sa hlavne na návrh modelov, výrobu strojov, vzdelávanie a lekársku starostlivosť atď.
Nylonové materiály sú tiež známe ako odolné koleso (PA). Nylonové materiály sú zvyčajne biele, veľmi jemné práškové predmety. Nylonové 3D tlačové výrobky majú vlastnosti vysokej pevnosti, vysokej presnosti, dobrej húževnatosti atď. A odolávajú určitému tlaku. Bežne sa používa v zložitých modeloch, koncepčných modeloch, malých modeloch, osvetlení a funkčnej výrobe.
Keramické materiály majú vynikajúci vysoký teplotný výkon, vysokú pevnosť, vysokú pevnosť, vysokú tvrdosť, nízku hustotu a dobrú chemickú stabilitu, čo ich robí široko používanými v leteckom, automobilovom, biológii a iných odvetviach. Podľa rôznych foriem keramických materiálov môžu byť použité rôzne technológie 3D tlače. Bežné techniky sú nasledovné:
A. Modelovanie tavených depozícií (FDM), ktoré používa hlavne keramickú pastu na výrobu porcelánu na prezeranie a použitie.
B. Stereo litografia Vzhľad (SLA), s použitím keramickej suspenzie zmiešanej s fotosenzitívna živica, používaná hlavne v zubných výrobkoch, implantátoch, šperkoch atď.
C. Selektívne laserové spekanie (SLS), s použitím keramických práškových materiálov, vďaka svojej relatívne nízkej presnosti a vysokým požiadavkám na prášok, sa táto technológia veľmi nepoužíva.