可直接用于注塑模具的3D打印材料之比較

魔猴君  魔猴動態(tài)   1463天前

點(diǎn)擊了解：Somos PerForm納米陶瓷樹脂材料

隨著3D打印工藝的不斷進(jìn)步，3D打印材料性能也不斷提高，所產(chǎn)生3D打印產(chǎn)品功能也得到不斷增強(qiáng)，使用3D打印制造最終用途工具（End Parts）變得越來越普遍。魔猴網(wǎng)最近推出了Somos PerForm納米陶瓷樹脂材料，借這個機(jī)會，今天我們?nèi)娼榻B一下目前兩種可直接用于注塑模具的3D打印材料，這兩種材料可以應(yīng)用于“低速注塑” 模具這一特定領(lǐng)域，這兩種材料魔猴網(wǎng)也都提供3D打印服務(wù)。

適用場景

注塑成型對3D打印材料來說是一項(xiàng)極高要求的應(yīng)用，因?yàn)槟＞弑仨毘惺芨邷叵碌募庸こ?/span>力并在多次運(yùn)行中保持其尺寸精度。3D打印的注塑模具最適合的應(yīng)用場景包括：

* 產(chǎn)品周轉(zhuǎn)周期很快（1-2周而不是5-7周）。

* 產(chǎn)品的產(chǎn)量低（50-100個零件）。

* 還未完全定型，將來可能發(fā)生更改或迭代模具設(shè)計(jì)。

* 相對較小產(chǎn)品（小于150毫米）。

材料要求

能夠適用于制造注塑模具的3D打印材料必須具有以下特征：

高剛度：模具必須在多次運(yùn)行中保持良好的尺寸精度，并在材料注射過程中承受高壓而不會變形。

耐高溫性：高的熱變形溫度（HDT）至關(guān)重要，這不僅是為了確保模具在注料過程中不會失效，而且還可以使工藝得到更精確地控制。

高細(xì)節(jié)表現(xiàn)力：注塑模具必須具有高尺寸精度和光滑的表面，高精度模具將生產(chǎn)出高精度零件。目前，市場主流能夠生產(chǎn)高度準(zhǔn)確且平滑的零件（無需大量后處理）的兩種3D打印工藝是材料噴射成形(Materials jetting)和立體光固化（SLA）。

能夠滿足上述要求的3D打印材料不多，已經(jīng)被證明可以在工業(yè)環(huán)境重小批量注塑模具，可以說主要就是兩種材料，一種是Stratasys通過材料噴射技術(shù)成形的數(shù)碼ABS樹脂（Digital ABS）和通過工業(yè)級SLA立體光刻技術(shù)成形的DSM的Somos PreFORM納米陶瓷增強(qiáng)樹脂。

材料比較

機(jī)械性能

就強(qiáng)度和剛度而言，Somos PerFORM材料相當(dāng)出眾，不僅與Digital ABS相比，而且在所有其他工業(yè)3D打印材料（例如SLS尼龍）中都具有非常高的拉伸和彎曲強(qiáng)度。但是，它也明顯更脆（斷裂伸長率低）并且具有較低的沖擊強(qiáng)度。當(dāng)然對于模具制造，Somos PerFORM的機(jī)械性能是非常優(yōu)越的，因?yàn)槟＞咦钪饕囊笫歉邉偠群蛷?qiáng)度

熱性能-耐溫性

熱變形溫度（HDT）表示聚合物在一定載荷下變形的溫度。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（T_g）是熱塑性材料從固態(tài)“玻璃態(tài)”轉(zhuǎn)變成更柔韌的“橡膠”態(tài)的溫度區(qū)域。對于注塑成型應(yīng)用，HDT和T_g要求均較高，因此Somos PerFORM再次優(yōu)于Digital ABS。

兩種技術(shù)都可以生產(chǎn)出非常細(xì)膩，細(xì)節(jié)復(fù)雜的零件，并且?guī)缀醪恍枰笃谔幚?。就?xì)節(jié)表現(xiàn)力而言，Digital ABS與Somos PerFORM相比優(yōu)勢不大，因?yàn)椴牧蠂娚鋚olyjet技術(shù)在所有3D打印工藝中均具有最高的尺寸精度， 緊隨其后的便是立體光刻SLA。

Digital ABS和Somos PerFORM都已在工業(yè)環(huán)境中用于生產(chǎn)小批量注塑模具。我們使用兩種生產(chǎn)材料對模具進(jìn)行測試，一種通常為認(rèn)為容易注塑成形（PP聚丙烯材料），一種通常被認(rèn)為較難注塑成形（GF-PA 玻璃纖維增強(qiáng)尼龍材料） ，通過生產(chǎn)數(shù)量來比較兩種3D打印模具的生產(chǎn)能力。

模具的生產(chǎn)能力會受到兩種材料的機(jī)械性能和熱性能的差異，進(jìn)而會影響模具可生產(chǎn)的零件數(shù)量。在正常操作的條件下，在經(jīng)過第一輪3-4次運(yùn)行后，3D打印模具將達(dá)到約120℃的溫度。良好的熱穩(wěn)定性對于模具的優(yōu)劣至關(guān)重要。GF-PA測試樣品在digital ABS模具能使用10此后得到的產(chǎn)品質(zhì)量要比在Somos Perform里產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量低很多，這事因?yàn)閐igital ABS模具已經(jīng)開始變形變質(zhì)，而Somos PerForm模具依然穩(wěn)定。

總結(jié)與結(jié)論

注射成型是一種非?？量痰哪＞邞?yīng)用：材料必須既具有高剛度，又必須能夠在高溫下工作。

材料噴射和SLA是唯一可以生產(chǎn)具有工業(yè)應(yīng)用所需的尺寸精度和表面光潔度的零件的3D打印工藝。我們比較了用于制造低速注塑模具的兩種3D打印材料Digital ABS和Somos PerForm。

盡管Digital ABS 是一種很優(yōu)秀的材料，可以適用于大多數(shù)功能應(yīng)用，但Somos PreFORM的更好機(jī)械性能和出更色的熱性能使其更適合模具制造。通過用兩種3D打印材料制造的模具可以生產(chǎn)的零件數(shù)量可以明顯看出這一點(diǎn)。

免責(zé)聲明：以上列出的材料屬性由制造商提供，并與采用最佳打印和后處理工藝相對應(yīng)。