2014年2月3日 星期一

[ 3DP ] 3D列印基本種類介紹 -- 材料篇

 

1. ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) 塑料

ABS是一種丁二烯 ,苯乙烯共聚物(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)。是一種常用的塑膠材料製成,並也是3D列印非常好的材料選擇。為什麼它可以如此的廣泛被接受且應用呢 ? 除了它是可以承受被擠壓模製外,ABS材料是非常廉價的,並可以回收再利用。唯一較不足的是,需要2公斤的石油才能生產1公斤的ABS塑料。

冷卻的ABS是比PLA更靈活有彈性一點,它更適合於某些應用。然而,ABS沒有抗UV,陽光照射會使得它縮小,因此最好避免於室外使用。

ABS材料能承受比PLA稍高的溫度,約在 245°,ABS製出的成品可以用黏著劑連接在一起,或用石油溶劑軟化,ABS有更多的後處理和油漆的選擇,比起PLA的成品,附加了更多美麗外貌 。

2. PLA (Polylactic Acid) 環保纖維

環保纖維(PLA)是業餘3D列印玩家最常使用的材料之一。這是一種環保型的塑料,完全天然成分製成。是一種混合玉米澱粉和甘蔗衍生物,符合食品級和生物分解的標準。

此外PLA的材質特性是比ABS塑料更堅硬且抗UV性。且是比大多數材料更環保,但粘土,巧克力和木材除外。然而,若將PLA應用在餐具用品上,如杯,盤,碗筷等 ,其中所含的彩色顏料可能含有毒素。

PLA在其自然狀態下是透明的,不同顏色的選擇會改變其原有的透明色,它適用於印製玩具和藝術品。也常被拿來做為多種顏色混合的應用。

PLA材質通常在220℃左右的溫度下,可以很穩定的列印且釋放出無毒,並且像煎餅的氣味。當列印成品冷卻時,PLA 材質的高穩定性,使他相較於其它材質,成品是較於平坦且緊貼於列印機床的。它也可以很容易重新加熱,例如用打火機或熱風槍,來修復,彎曲或連接任何部位。

 

(比較) 此兩種材料在個人3DP中較為常見

 

ABS

PLA

原料

由石油提煉出的塑材

由植物提煉(如黃豆)出的生質塑材

供應

非常普及, 有很多供應商

比較少, 但是在生質塑膠(bio plastics)的市場, 已經很廣泛被使用

味道

使用時, 聞起來有塑膠燃燒的氣味, 但不會比馬克筆的味道來的強

使用時, 聞起來有像玉米, 甜甜的氣味, 但是味道非常輕

強度

硬, 堅固, 可受撞擊, 可稍微施力彎曲

硬, 易脆, 施力大時會啪一聲斷裂

加熱溫度

依種類, 攝氏 225-250 度

依種類, 攝氏 190-240 度

耐久度

在潮溼, 陽光, 及過熱環境, 容易分解. 但通常非常穩定, 耐抗化學物質

在潮溼, 陽光, 及過熱環境, 容易分解. 尤其在過熱時, 會容易滴落及分解

黏度

黏度良好, 可容易從紙張上剝離, 但通常會連著撕開一小片紙

黏度更強. 非常適於黏在壓克力上. 但不太適於紙張, 通常會連著撕開一大片紙, 除非是用半光面紙質(如相片紙)

外觀

一般來說有光澤(亮度), 但依顏色會有不同程度的變化

具不同程度的透明或半透明感

環境及回收

ABS 是可以回收, 但小的回收業者通常不收. ABS 可回收再製成塑膠桶, 或其他產品

PLA是生質塑膠, 可以生物分解, 但除非有專門的工業設備, 自然分解的速度很慢. PLA 也可以回收再製.

 

3. Wood-based filament 木纖維

木材是3D列印材料圈很新的一員。木纖維本身是一種混合木材顆粒和聚合物的材料,其列印出的成品材質是較似紙板 (cardboard) 材質的,而非似木頭。

為何此種材質也是相當被看好呢? 因為它列印成品是相當美麗的,不僅能列印出非常薄的圖案,並能將列印時層層堆疊的線完美隱藏。並透過不同的擠出溫度,能夠建立出不同深淺的木棕色。

目前市場上唯一的品牌是一家叫 LAYWOOD 的公司,此公司花了一年的研究時間發展出此材料。

 

4. PVA 水溶性塑料

PVA主要是作為一個臨時支援的結構材料,當在使用雙噴頭列印機時,其中一個噴頭,列印PVA結構,而另外一噴頭列印永久性塑料。當成品列印完成時,PVA便被浸在水中溶解。

PVA材料最酷的是,它使不可能列印的形狀變成為可能。不過,此種材料是昂貴的,且對水敏感,即使是空氣中的濕氣也會導致其變質!所以需要非常確實的密封儲存。

 

5. Nylon 尼龍 更便宜的選擇

尼龍是另一種入門級3D列印材料首選。且只有 PLA 或 ABS 價格的一半!

尼龍可承受的列印溫度是更高的,從245℃至300℃不等,如ABS,尼龍在列印過程中也可能會釋放有毒物質。

相較於PLA和ABS,尼龍也許沒有那麼廣大的顏色選擇。但說到色彩的飽合度卻有它的細微之處,使得它常用於齒輪或手機殼的製作。

建議在使用前,務必保持尼龍絲乾燥,因為它往往會保持水分。若使用非乾燥的尼龍。很可能會毀了整個列印過程。

 

6. Printing pastes: 列印膏料

3D列印膏料,如糖,巧克力,有機矽,蠟和黏土,已被廣泛地探討和逐漸應開始應用。但是,若要運此類膏料,列印噴頭需要修改,以擠壓膏料。熱噴頭端是需因應不同材料而更換的,例如,注射器,蠕動泵或螺桿。

蠟;是在這類有趣的材料中較被討論的材料之一。蠟材料的應用,可以採取列印成模具型的蠟燭,如失蠟鑄造或注射成型。

列印膏料的使用目前仍然是在實驗階段。每個膏料似乎都有其獨特性要克服,到目前為止,膏料列印過程還是相當困難和混亂。

 黏土膏料影片: http://www.youtube.com/watch?v=x8ILdNDrXrc

 

來源:

<1> http://www.3dzu.net/3d-print-reference

<2> http://www.3dmaker.com.tw/2/post/2013/03/3d8.html  強力推薦!

<3> http://www.idminer.com.tw/product01.php?product_proid=164

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