热塑塑料：3D打印最坚固的材料选择(上)

如今的大多数消费产品以及许多商业产品均由 热塑塑料制成。在设计新产品时，工程师可通过使用与最终产品尽可能相似的材料进行原型制作，以最好地预测产品最终性能。因此，人们大量使用热塑塑料进行 3D打印。

工程师可 选择使用最常用的热塑塑料来制造零件，如 ABS、聚碳酸酯、各种混合物，以及用于航空 航天、医疗、汽车、电子和其他专业应用的工 程热塑塑料。在使用 3D 打印制作成品时，更 加需要使用热塑塑料，并且对于许多应用而 言，热塑塑料可能是唯一的选择。

材料决定制造工艺的特性。反过来，制造工艺会 影响最终产品的材料性能。增材制造过程也不例 外。所用技术由其使用的材料确定，输出质量则 由加工方式控制。 增材制造过程使用基于层的工艺将计算机模型转 换为塑料零件。直接导入计算机辅助设计 (CAD) 文件后，机器自动逐层添加材料，这样就可以轻 松生产非常复杂的零件。

这些热塑塑料使用与注 塑材料相同的原材料制成，非常适用于从概念建 模到产品开发和制造的各种应用。与模制零件类 似，有现成的各种材料选项，其中每个选项都具 有独有的特性以满足应用需求。

选择热塑塑料 对于生产成品而言，没有捷径。材料的稳定性和 耐用性能是关键。因此，需认真考虑机械、耐 热、电气和化学性能，以及由老化或环境暴露因 素导致的任何变化。

但是，因为 FDM 机器生产 的零件具有很多与模制热塑塑料相同的特性，所 以您可以充分利用已知的情况。 对于所有其他应用，包括功能性原型、制样、加 工和制造辅助，选择过程要简单得多。关键是要 了解每种 FDM 材料所独有的特性。您需要考虑 以下因素：

•材料特性

•FDM机器的供货情况

•支撑材料类型

•颜色 要选择正确的材料，需寻找这些材料特性的最佳 组合，同时确定它们的优先级。

在检查材料选项 时，您可能会发现，由于某种关键的性能标准（ 如化学惰性）或个人偏好（如非触摸式后处理） ，选择过程其实非常简单。 所有 FDM 材料都具有很多共同点。每种材料 在装载和构建零件、办公兼容性等方面都类似， 并且足够安全，可在无需保护装置的情况下处 理。

此外，每种材料制造出的零件尺寸稳定，结 实耐用，足以满足多种严苛的应用。

ABS

 ABS 是最常用的热塑塑料之一，多年来一直是 FDM 工艺的基础。如果按年消耗量进行衡量， 它是在 FDM 机器中使用最广泛的材料。ABS 的 使用范围之广，可以将它贴上具有通用用途的标 签，这样的说法是准确的，但会引起误导。ABS 材料是适用于模型、原型模子、模具和最终使用 零件的理想选择。

与几年前的 FDM 材料相比， 当今用于 FDM 机器的热塑塑料强度要高出 40% 至 70%，可提供更高的拉伸、冲击和弯曲强度。

ABS-M30

ABS-M30TM 塑料配方是 FDM 工艺中常用的塑料 配方，专用于 Fortus™ 系列 3D 打印机。这种 材料配方也被称为 ABSplus™，用于 uPrint SE Plus™ 3D 打印机。 这些材料处于原丝状时，便是具有相同机械性能 的等同材料。

但是，当您查看 ABSplus 和 ABSM30 的数据表时，您可能会惊讶地发现成品零 件材料属性的差异。与模制零件一样，加工过程 也有所不同。Fortus® 3D 打印机拥有高级硬件和 软件控制，可按不同的方式处理材料，专为制造 应用而开发。由此，改善了可从 ABS-M30 实现 的材料特性。虽然 ABSplus 可生产坚韧的零件， 但 ABS-M30 通常在所有类别中都具有更高的强 度。

 这两种材料都能生产出稳定、坚固且耐用的零 件。它们都具有一系列颜色，包括白色、黑色、 红色、蓝色、绿色、荧光黄色等。 使这两种材料成为 FDM 的生产主力的另一种常 见品质是，它们的表面处理非常简单。与大多数 增材制造工艺一样，FDM 机器使用牺牲性支撑 结构来构建零件，但 ABS 材料具有其他材料通 常不具备的特性：非接触式支撑去除。

由于采用 可溶性支撑材料，无需进行手工劳动。将零件放 置在槽中，支撑材料 即可被溶解掉。 ABSplus 和 ABS-M30 零件的表面光洁度远远 超出了概念建模、功能原型制作和创建制造工具 的需求。如果应用针对的是母版、营销模型或成 品，并且用户需要类似于注塑成型所具有的表 面光洁度，则可使用 FDM 以 Finishing Touch® Smoothing Station 形式提供的可选免手动式平滑 流程，能够在一分钟内将零件处理平滑。

ABS-ESD7

ABS-ESD7™ 是 Stratasys 的静电耗散材料， 可用于 FDM。这款材料可防止静电积聚，因此 适合于静电荷可能损坏产品、损害性能或导致爆 炸的应用。由于这些原因，ABS-ESD7 非常适用 电子元件的托架和收纳器、电子装配元件的固定 装置以及生产线和输送机零件。其他应用包括电 子产品外壳、电子包装材料和粉末或雾状物输送 或分配过程的产品设计和验证。

 ABS-ESD7 还可消除另一个常见静电问题，即颗 粒（如灰尘或粉末）的吸引和积聚，而这种问题 可能会降低产品性能。 ABS-ESD7 还能避免雾化液体附着，因此它十分 适用于生产为患者提供整剂药物的药物吸入器， 不会让雾气附在吸入器的内表面上。ABS-ESD7 的所有机械性能均在 ABS-M30 额定值的 5% 以 内。

ABS-M30i

医疗、制药和食品处理设备有相应的严格法规， 以防止消费者受到疾病侵害。法规包括诸如 ISO 10993 和 USP Class VI 之类的标准，这些法规 将材料分类为具有生物相容性。ABS-M30i™ 符 合这些标准，因此可用于与皮肤、食物和药物接 触的产品。 

ABS-M30i 既具有足够强度，又拥有灭菌功能， 这是针对与我们的身体和摄取物接触的产品的另 一个标准。可以使用伽玛辐射或氧化乙烯 (Eta) 消毒方法对 ABS-M30i 进行消毒。

ABSi

ABSi™ 的优势在于其半透明性。它具有优异的 机械性能，但同时也非常适合照明应用。这款材 料广泛用于对汽车照明等产品的透镜进行功能评 估。提供的颜色有红色、琥珀色和自然色，因 此显而易见，ABSi 在透镜应用中得到了普遍采 用。它还特别适合监测用于处理或传输粉末状或 块状固体材料的应用中的材料流动。

ASA

ASA（丙烯腈）是一种优秀的通用热塑性塑料。 与 ABS 相比，ASA 具有更佳的机械性能，并且 有着一个重要区别：UV 稳定性。ASA 可构建抗 紫外线的零件，这些零件不会因为长期暴露于阳 光而降解，而且它还提供任何 FDM 热塑塑料所 具有的一些最佳美观度特性。

ASA 易用且可靠， 是用于汽车零件、运动用品、户外功能性原型制 作以及面向户外基础设施和商业用途（如电气外 壳）的最终使用零件的理想选择。ASA 具有优 异的机械性能和美观度，非常适合通用原型制 作。它还提供 10 种颜色供用户选择，超过了任 何其他 FDM 材料。

PC

聚碳酸酯 (PC)。PC 可 用于所有 Fortus 3D 打印机，并且在零件离开这 些机器时，它们具有准确、稳定且极为耐用的特 点。 PC 具有优异的机械性能和耐热性。它具有所有 FDM 材料中第二高的拉伸强度，以及高达 280°F (138 °C) 的高热变形温度。这是一种适用于包括 功能性测试、加工或生产在内的严苛应用的材 料。

PC-ABS

使用聚碳酸酯和 ABS 的混合物是一项明智的选 择。它可同时提供 PC 和 ABS 材料的最理想 性能。具有 PC 的优异机械性能和耐热性，其 中包括所有 FDM 材料中最高的冲击强度等级之 一。同时，它还具有 ABS 的优异抗弯强度、特 征细节以及优美外观。与适用于 FDM 的所有 ABS 版本一样，PC-ABS 也提供非接触式表面处 理选择，以及可溶性支撑材料。

PC-ISO™

与 ABS-M30i 相似，PC-ISO 是一种生物相容性 （ISO 10993 和 USP Class VI）材料，适合作为 医疗、制药和食品包装行业的另一种 FDM 替代 品。它们之间共有的另一个特性是，可以使用伽 玛辐射或氧化乙烯 (Eta) 消毒方法进行消毒。 PC-ISO 的独有特性在于，它具有更高的拉伸和 弯曲强度，以及更高的热变形温度。在这些类别 中，其值比 ABS-M30i 的相应值高出 33% 至 59%。