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3D打印机细丝解释

我们分解了各种类型的3D打印材料的优点和缺点,以及一些基本知识,你需要知道你的第一次打印。

通过托尼•霍夫曼

我的经验

自2004年以来,我一直在PCMag的硬件团队工作,在不同时期涉及打印机、扫描仪、投影仪、存储器和显示器。目前,我的测试工作主要集中在3D打印机、专业显示器和生产力显示器以及各种驱动器和ssd上。

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如何选择合适的灯丝

在你选了一个3 d打印机,你要做的第一个决定是你想要使用哪种类型的灯丝。有几十个品种——甚至撇开它们的众多颜色不谈。涉水而过,你会看到一连串听起来很化学的名字:比如聚乳酸、聚乙烯醇、碳纤维和饶舌的热塑性弹性体。它们有令人眼花缭乱的各种首字母缩写,ABS, PLA, HIPS, CPE, PET, PETT, TPE, PVA和PCTPE。但不要被这个字母汤吓到。只有少数几种是常用的,制造商倾向于避免过于极客的名字,而倾向于更描述性的名字,暗指长丝的基本品质,如柔韧性(例如NinjaTek的Ninjaflex和Polymaker的Polyflex)和强度(Makerbot, XYZprinting和Ultimaker,所有市场长丝都被称为Tough PLA)。

丝基本知识

用于3D打印的细丝热塑性塑料,它们是塑料(又名聚合物),加热时会融化而不是燃烧,可以塑形和成型,冷却时凝固。细丝被送入打印机挤出机组件的加热室,在那里它被加热到熔点,然后随着挤出机组件的移动,通过金属喷嘴挤压(喷射),沿着一条路径被编程到3D对象文件中,一层一层地创建打印对象。虽然大多数3D打印机只有一个挤出机,但也有一些双挤出机模型可以打印不同颜色或不同灯丝类型的物体。

用塑料丝印刷的过程称为二者之一熔丝制作(FFF)或熔融沉积建模(FDM)。它们是一样的;FDM的首字母缩写被3D打印先驱Stratasys Corp.注册为商标,因此其他制造商创建了自己的名称来描述他们的打印机技术;FFF是流行起来的。即使在今天,除了在一些制造商的宣传册上,你还会看到这些名字互换使用。

3D打印图像

灯丝以线轴为单位出售,重量从0.5公斤到2公斤不等。灯丝有两种厚度,1.75毫米和3毫米。(后者实际上要薄一些,约为2.85毫米。)绝大多数灯丝是1.75毫米的类型;Ultimaker和LulzBot是少数几家使用更厚尺寸打印机的制造商。重量几乎总是以公制单位列示。

现在,让我们来看看一些比较流行和重要的灯丝类型。

动态组合:ABS和PLA

到目前为止,最常见的灯丝类型是丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)和聚乳酸(PLA)。大多数基本的3D打印机都专门使用这些细丝。它们的部分吸引力在于相对便宜,每公斤低至20美元。

不要被ABS笨拙的化学名称吓倒;这和乐高积木用的塑料是一样的。用ABS打印的物体坚韧、耐用、无毒。它的熔点相对较高,打印温度从210摄氏度到250摄氏度不等。使用ABS打印的物体的底角有向上卷曲的趋势,特别是如果你使用的是非加热打印床。在打印过程中,ABS会发出一种刺鼻、难闻的气味,所以最好在通风良好的房间里与闭式打印机一起使用。

PLA的熔点相对较低,可用温度在180度到230摄氏度之间。它以植物为基础,可生物降解。它比ABS更硬,打印不翘曲,而且通常很容易使用,尽管在极少数情况下它会导致挤出机堵塞。PLA通常被用作更奇特的复合材料的基材,我们将在稍后讨论。

尼龙

尼龙是一种用途广泛的合成材料,在20世纪30年代被开发出来,从牙刷到降落伞,从轮胎到长筒袜,现在又被用于3D打印机的长丝。它的核心是一种聚合物,或塑料(或者更准确地说,是塑料家族)。它坚固耐用,但灵活,是价格最低的3D打印细丝之一。它的熔化温度比大多数长丝都要高(约240摄氏度)。并不是所有的3D打印机都能承受这样的高温——在这样的温度下,挤出机中一些常用的物质会释放出烟雾。像ABS一样,用尼龙打印的物体有翘曲的倾向,可以通过使用加热的打印床来缓解。

灵活的灯丝

TPEs(或热塑性弹性体)是一种具有高弹性的热塑性塑料(尽管仍然远不及橡皮筋);用它们打印的物体相对灵活。一种常见的TPE类型是热塑性聚氨酯(TPU),其中NinjaFlex是一个流行的例子。

可溶性纤维:HIPS和PVA

其中一个更朗朗上口的首字母缩写HIPS代表高冲击力聚苯乙烯。HIPS价格适中,重量轻,可以打磨,胶合,用丙烯酸油漆着色。它与ABS类似,除了HIPS可溶于柠檬烯(一种柑橘基溶剂),使其成为一种很好的选择-当使用双挤出机打印机打印第二种材料(如ABS或PLA)时-作为打印后可溶解的支撑材料。它本身也很好印刷,是LulzBot推荐的灯丝LulzBot迷你3D打印机(亚马逊)(在新窗口打开),获得了我们的编辑选择奖。MakerBot可溶解灯丝也由HIPS组成。

另一种可溶性纤维是PVA(聚乙烯醇),它很容易溶于水。聚乙烯醇无臭、无毒、可生物降解。它的熔点很低,过热时会堵塞挤出机喷嘴。它常被用作双挤出机打印机的支撑材料;我测试了Ultimaker 3(亚马逊)(在新窗口打开)通过打印一个测试对象——一个盒子里的盒子——使用PLA作为盒子本身,PVA作为支撑。打印完成后,我将其浸入温水中,PLA逐渐溶解,留下一对嵌套的盒子。

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复合丝

复合长丝以聚乳酸或其他热塑性塑料为基底,其中混合了其他材料的颗粒、粉末或薄片。有些是混合木材,有些是砂岩或石灰石,还有一些是各种金属,包括铁、铝、黄铜、青铜和铜。这些细丝具有与之混合的材料的某些特性。另一种流行的复合材料是碳纤维;用它打印的物体会消耗一些纤维的强度。这些复合材料的缺点是它们比非复合材料的成本要高得多。

超越塑料丝:树脂基印刷

随着今天FFF打印机的普及,很容易忽视一个事实,即市场上有基于其他技术的模型不使用灯丝。其中最主要的是立体平版印刷(又名SLA),这是第一个已经开发的3D打印技术,它能够非常详细,高分辨率的打印。用于商业用途的SLA打印机的价格标签可以达到五位数(甚至六位数),但我们已经看到一些价格较低的型号,适合业余爱好者和工匠。

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在SLA打印中,紫外线激光一层一层地在托盘或大桶中的紫外线敏感树脂(又名光聚合物,或光聚合物树脂)上跟踪被打印物体的形状,而暴露在激光下的树脂会硬化形成打印物体。这种树脂有500毫升和1升的瓶子,打印机制造商的起价约为每升100美元。一些制造商已经为强度、柔韧性、刚性和其他质量配制了树脂,这样的树脂往往以高价出售。树脂的配色有限,往往局限于黑色、灰色、白色和透明,尽管最近已经出现了一些颜色更鲜艳的金属树脂。

DLP是立体平版印刷的一种形式,它使用投影仪代替激光作为光源,使用可见光而不是紫外线。该投影仪采用了德州仪器的DLP(数字光处理)技术,将一系列图像投射到一桶光聚树脂中,这种树脂类似于SLA打印中使用的树脂,一层一层地构建物体。

现在你知道了你需要的关于最受欢迎的灯丝的一切,你会想要阅读我们的3D打印机购买指南,其中包括我们最近测试的最佳模型的beplay手机官网下载评论。你也可以看看早期采用者不得不说他学习3D打印的时间。

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关于托尼·霍夫曼

硬件高级分析师

自2004年以来,我一直在PCMag的硬件团队工作,在不同时期涉及打印机、扫描仪、投影仪、存储器和显示器。目前,我的测试工作主要集中在3D打印机、专业显示器和生产力显示器以及各种驱动器和ssd上。

这些年来,我评测过iPad和iPhone的科学应用程序,偶尔也评测过相机、笔记本电脑、键盘和鼠标。我还为PCMag及其过去和现在的兄弟出版物(其中包括Mashable和ExtremeTech)以及PCMag数字版撰写了大量关于天文学、空间科学、旅行摄影和天体摄影的文章。

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