武汉易成三维是国内领先的3D打印综合方案供应商，始终专注于制造、教育、科研、军工等领域，迄今为止已为约所著名高校、科研院所、约个企业机构提供专业的3D打印设备、服务及平台化数字智造应用方案。

3d打印材料必须非常适合应用才能实现设计目标。随着产品从概念和功能原型设计到生产，任何材料的特性都变得越来越重要。

但是，材料性能只能与制造过程一起评估。材料和工艺的结合，包括后处理，决定了特性。例如，同一金属合金在压铸与金属注塑成型时表现出不同的性能。

增材制造（AM）或3D打印是其他制造工艺所独有的，因此即使使用几乎相同的合金或塑料，所生产零件的特性也不同。AM受益于最近的投资和研发工作，致力于创造专门为工业级3D打印机设计的材料。在机械和物理性能方面，材料选择取决于设计的优先级和所需的质量要求。

以下信息将有助于从六种广泛使用的工业3D打印工艺中表征和选择材料：直接金属激光烧结（DMLS），立体光刻（SLA），碳DLS，选择性激光烧结（SLS），多射流融合（MJF）和PolyJet（PJ）。

3D打印中的材料进步

增材制造材料的进步推动了3D打印的使用超越形式，并将模型和原型拟合到功能部件中进行测试并最终用于最终用途生产。3D打印的可定制性非常适合小批量，最终用途的零件，如可穿戴设备甚至高性能航空航天部件。

虽然3D打印的输出与其他制造工艺的输出不同，但在寻求直接替代时，它可以提供合适的替代方案。然而，实验可能需要时间，因为3D打印的差异超出了材料特性，但与材料特性有关。例如，添加剂材料仍在进步，包括丰富的性能数据集，这些数据可以在一系列条件下表征材料。在大多数情况下，3D打印用户会看到一个包含有限值集的数据表。例如，这些值也可能基于原始材料（未回收粉末）的测试来提供最佳情况。

另一个复杂之处在于，3D打印会产生各向异性属性，其中X，Y和Z轴的值不同。各向异性的程度因每种添加剂技术而异-例如，直接金属激光烧结最接近各向同性-但应始终是一个考虑因素。

材料供应商很少发布记录从一个轴到另一个轴的属性变化的材料规格，因为这些规格背后的数据可能因材料，工艺甚至机器类型而有很大差异。通过设计增材制造（DfAM）工艺并调整构建方向，可以克服各向异性或材料性能不足的问题。为此，请利用过去项目或合格服务组织的经验来填补由于材料属性数据有限而产生的任何空白。

在本指南中概述，您将找到AM材料数据，这些数据基于使用我们在Protolabs的能力构建和后处理的添加剂材料的内部测试。值得注意的是，本文档中包含的所有数字都是近似值，取决于许多因素，包括但不限于机器和工艺参数。因此，所提供的信息不具有约束力，也不被视为经过认证。

当性能至关重要时，还要考虑对添加剂材料或最终部件进行独立的实验室测试。虽然AM零件的成功取决于材料特性，但它们并不是唯一的考虑因素。每种增材制造工艺还将决定尺寸精度、特征分辨率、表面光洁度、生产时间和零件成本等特性。因此，建议选择合适的材料，然后评估其满足与性能，成本和质量相关的期望和要求的能力。

3D打印的材料选择

由于3D打印是独一无二的，因此寻找与铸造，模塑或机加工材料完美匹配的目标是不明智的。在本指南中，您将看到一些与传统制造方法的图表比较，这些方法旨在帮助对某些机械或物理性能设定AM材料的期望值。

通常，一种或两种材料特性将添加剂材料与所有其他材料区分开来。认识到一些特性会将一种材料与其他材料分开，因此选择3D打印材料的推荐方法是首先定义哪些机械或物理特性是关键，并确定对质量至关重要的特征。然后查看材料和制造选项，根据您的时间表和最终用途目标找到合适的选择。

3D打印材料：定义和测试方法

让我们花点时间定义一些您将在本指南中看到的关键术语。

极限拉伸强度（UTS）是指材料在断裂前可以承受的最大应力。

拉伸模量或弹性模量是指材料刚度。模量越高，材料越硬。

伸长率（%）是指材料的延展性。考虑将材料拉伸成电线。较高的伸长率%表示材料更有可能拉伸或伸长成细线形状。

本指南中以霍氏硬度计的金属的HRC或HRB测量和报告硬度。对于聚合物，如PJ，报告了硬度计。数字越高，材料越硬。

热变形温度（HDT），有时称为热变形温度，是刚性材料在特定载荷下放置时发生变形的温度。

出于本指南的目的，根据ASTMD（TPU除外）对塑料3D打印材料进行了热偏转分析。TPU70-A的内部测试是根据ASTMD进行的。HDT值在66psi下测量。ASTMD被用于对我们机器上的3D打印样品进行内部测试。3D打印的样品以10毫米/分钟的速率被拉出。X-Y平面样品在平行于构建平台的平坦位置或在粉末床内制造。Z平面样品以直立位置制造。所有DMLS样品棒都是在Z平面上制造和测试的，与构建平台垂直。