十种你应该知道的热熔挤出3D打印长丝

| 3DScienceValley · 2016/10/29

当3D科学谷第一次接触3D打印的时候，也是从桌面级的热塑挤压技术开始了解的，当时的打印产品有着明显的层，显得表面有些粗糙和笨拙，那时候感觉这技术除了像Stratasys这样工业级的设备，桌面级的3D打印离与注塑件PK还有很大距离。

然而，随着近几年热塑挤压材料与设备技术的发展，这项技术大有全面进入最终产品应用领域之势，不仅是打印质量表面越来越光滑，而且在打印的长丝材料方面，越来越走向复合材料打印，使得这些打印出来的产品拥有了注塑产品都难以达到的工程级性能。本期，3D科学谷特别与谷友分享市场上应该知道的10种3D打印的长丝。

虽然很多材料都可以作为热塑性塑料丝来进行打印，但最常见的是ABS，像乐高积木、圆珠笔这些都是ABS塑料制成的。ABS材料的最大优势是与注塑件使用的材料是一样的，这就意味着制造商无需进行强度、耐久性、安全性与其他属性的大量测试。而随着3D打印精度的提升，在小批量生产这些ABS产品的时候，3D打印具有比注塑更经济的优势。

另外一种广泛用于热塑挤压的材料是聚乳酸，也就是PLA，一般是半透明状，颜色也是丰富多彩的，通常来说PLA比ABS更加环保，在加热时不会发出有毒气体，也更适合进入到学校教育领域。

不管是ABS还是PLA或者其他的热熔挤出材料，3D科学谷认为一个明显的趋势是材料变得更加复合化了，而些技术的背后都来自市场需求的推动。

PolySmooth

来自中国的Polymaker是一家在3D打印长丝领域颇具颠覆能力的高科技企业，Polymaker成立于2012年，在2014年初通过国际上最著名的科技众筹平台KickStarter推出了三款打印材料，并获得了联想之星的300万美金的投资。如今，Polymaker又成功获得B轮融资，将进一步巩固期在高分子热熔塑料市场上的技术地位。

Polymaker开发了PolySher,能对打印件喷涂特制的酒精气溶胶，从而消除打印件表面的层状痕迹，显著提高表面质量，令打印件变得像注塑件一样光滑。PolySmooth的定位是达到ABS的机械性能同时又像PLA一样的容易打印。

图片：Polymaker的PolySmooth

ProMatte PLA

ProMatte PLA是 Polymaker与美国3D打印机制造商Type A Machines合作开发的材料，在保证强韧度和灵活度的前提下，ProMatte还比标准PLA线材轻30%，这一特点也满足了打印复杂结构的轻型模型的需求。并且打印出来的模型不需要后期处理。

图片：ProMatte

taulman3D的尼龙

taulman3D是最早将桌面级丝材的3D打印变得有制造意义的一家材料公司。早在2012年，Taulman 618尼龙材料就使得用户获得了比PLA和ABS更轻的打印材料，并且力学性能更强，更耐用。

图片：Taulman 3D的尼龙材料制品

此后，taulman3D发布了众多材料，例如Taulman 645，618材料具有更多的工业用途，因为它可以承受苛刻的化学腐蚀和打磨，而且还复合美国食品和药物管理局FDA的标准。

Kai Parthy
自德国的Kai Parthy在桌面级3D打印材料方面可以说是开创了改变行业材料现状的先河，他们还开发了木头和石头的复合打印材料，使得3D打印的产品不再局限于塑料领域。

Kai Parthy有着4大材料系列，从泡沫材料POROLAY，到薄膜和纤维材料LAY-TEKKKS ，以及啫喱状材料 GEL-LAY，还有弹性体与聚乙烯醇（聚乙烯醇）材料LAY-FOMM。

Kai Parthy的最新材料是一种白天看起来是银色的，晚上又反光的材料，这种奇特的材料适合用在自行车反射器上面。

NinjaTek的NinjaFlex和SemiFlex
可能是业内最柔软的长丝，NinjaTek的长丝以其质量好，柔软著称，NinjaTek属于Fenner Drive，而Fenner Drive的母公司是全球强化聚合物技术的领导厂商之一Fenner PLC。

NinjaTek的热塑性弹性体（TPE）是专为打印柔性或者弹性3D对象而设计的，具有高弹性、良好耐磨性，以及很强的打印床附着力和层间粘合能力，非常适合各种需要柔性或者冲击吸收属性的3D打印项目——比如穿戴服饰、鞋垫、控制按钮、遥控车轮胎、表带等。

图片：Ninjia Tek材料的产品

SemiFlex是NinjaTek的另一款相对比较硬的材料，可以用来制作卡扣和铰链这样的产品。

碳纤维增强塑料

通过FDM熔融挤出的方式打印碳纤维需要将碳纤维与热熔塑料一起打印。在这方面，荷兰的colorFabb公司的XT-CF20材料里面含有伊士曼化工的 PETG材料以及20%的碳纤维材料。

3DXTECH也是用伊士曼PETG材料结合高模量碳纤维制成复合材料。PETG这种材料，本身就有很好的延展性，而且它能在承受更高的CF负载的同时保持一定的延展性和抗冲击性。它能够很好地粘附在多种构建平台上，同时也具有优异的层粘合，而碳纤维的加入不仅增加了它的刚性和尺寸稳定性。

另外一家公司， Proto-pasta的碳纤维增强材料PLA，一种玉米淀粉提取的衍生塑料和碳纤维复合材料。

图片：colorFabb材料的产品

PLA可能是最容易打印的，ABS与PETG强度更大，尼龙难以打印，但比起其他材料耐磨性最好。如果要与工业级零件竞争，PEEK应该是理想的选择，PEEK最强，最耐热，化学和抗潮湿性能最好。

Markforged和3DXTECH都有尼龙与短切碳纤维混合的长丝，3DXTECH的热塑塑料的选择更多包括PLA,ABS,PRTG以及PEEK。另外一家公司，Orbital Composites也开发出了可以打印复合材料长丝的设备，并且还准备在外太空零重力情况下打印。

导电长丝
导电材料，包括Proto-pasta的导电PLA，可用于3D打印功能对象，如LED或触摸传感器。通常情况下，这些材料具有有限电导率，Proto-pasta的材料具有沿z轴30欧姆厘米的电阻率，在X轴和Y轴上为115欧姆厘米。虽然这样的导电材料不能给房子供电，但对于LED灯是足够了。

图片：Proto-pasta材料的导电产品

涤纶长丝
taulman3D也是涤纶长丝方面的领导者，taulman3D的t-glase为半透明的材料，可以替代PLA和ABS。这种材料在3D打印大型物体方面可以带来精细的细节。taulman3D还与材料化学发展巨人伊士曼开发了n-vent，这是在伊士曼的PETG共聚酯材料Amphora 1800的基础上开发的。这种丝的特点是容易打印，而且没有ABS的有毒气味。

图片：taulman3D的t-glase材料产品

伊士曼还与colorFabb合作在伊士曼的Amphora 1800基础上开发出colorFabb XT line,并在Amphora 3300的基础上开发出nGen line，这些长丝的特点是具有更高的光泽度且容易打印。

聚碳酸酯
聚碳酸酯是更强的材料。坚韧、耐高温和透明，该材料提供了一系列的应用，具有强大的机械性能。在这方面，Polymaker和科思创合作开发全新系列聚碳酸酯型3D打印材料，并具有市场领先的工程和功能特性。Polymaker PC-Plus™和PC-Max™是新系列的前两种产品。打印温度从300-320摄氏度降低至适中的250-270摄氏度，并显著降低翘曲趋势，从而可实现此类应用。Polymaker PC-Max具有更好的机械特性，特别是韧性显著增强，因此非常适合机械性能要求严格的应用。与现有3D打印材料相比，Polymaker PC具有很强的耐热特性。此产品可承受超过100摄氏度的高温，非常适合照明、工程和各种需要在高热环境下保持良好结构稳定性的应用。Polymaker PC可轻松进行磨砂、涂覆或其他方法的后期处理。其他优点包括固有阻燃性、光学透明性和耐化学腐蚀和耐溶剂特性。