Hiện tại, có khoảng 14 loại vật liệu có thể được sử dụng bình thường trên máy in 3D, và 107 loại vật liệu đã được kết hợp và phát triển trên cơ sở này. Hầu hết các vật liệu này là dây, bột hoặc chất lỏng nhớt.
Công nghệ in 3D đã có từ nhiều thập kỷ trước. Kể từ khi được thương mại hóa vào những năm 1980, nó đã được sử dụng rộng rãi trong gia công, sản xuất ô tô và các ngành công nghiệp khác, đồng thời cũng dần được thúc đẩy trong các ngành như xây dựng, chăm sóc y tế, sáng tạo văn hóa và trùng tu di tích văn hóa.
Hiện nay, có bốn phương pháp chính để đóng rắn và tạo hình vật liệu in 3D: gia nhiệt, làm lạnh, chiếu tia cực tím và thiêu kết bằng laser. Từ việc so sánh chi phí của các công nghệ khác nhau, Mô hình lắng đọng hợp nhất (FDM) chắc chắn là chi phí tổng thể thấp nhất, do đó mức độ phổ biến là tương đối cao. Từ quan điểm của vật liệu, những thứ phổ biến nhất là dây cầu chì, và vật liệu chủ yếu là ABS, cao su tổng hợp, sáp đúc và nhựa nhiệt dẻo polyester. Ngoài Mô hình lắng đọng hợp nhất (FDM) tiết kiệm nhất, thiêu kết bằng Laser có chọn lọc (SLS) hiện là công nghệ in 3D chính xác nhất và nhiều mô hình y tế và mô hình hàng không được in bằng công nghệ này. Tuy nhiên, từ những ứng dụng thực tế hiện nay, các vật tư tiêu hao dùng cho in 3D không được phong phú cho lắm. Mặc dù công nghệ in 3D của bột xương, hydrogel, tế bào và các loại mực - sinh học khác làm vật tư tiêu hao cũng đã được phát triển và thử nghiệm thành công, nhưng khoảng cách ứng dụng sản xuất quy mô lớn - còn có thời gian phát triển lâu dài.
Theo quan điểm của vật liệu, chúng được chia thành vật liệu kim loại, vật liệu sinh học và vật liệu sinh học phi - kim loại và phi - theo sự khác biệt của chúng.
1. Vật liệu kim loại chính
1) Hợp kim titan là một trong những kim loại cấu trúc quan trọng nhất được con người phát hiện ra. Hợp kim titan được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau do độ bền cực - cao, khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và khả năng chịu nhiệt độ cao. Do các đặc tính của vật liệu, hợp kim titan có ưu điểm là độ bền cao và mật độ thấp, hiệu suất không tải tốt, độ dẻo dai và khả năng chống ăn mòn tốt. Sản lượng hợp kim titan hàng năm trên thế giới đạt hơn 40, 000 tấn và có hơn 30 loại hợp kim titan. Trong số đó, các hợp kim titan được sử dụng rộng rãi nhất là TI6AI4V (TC4), TI5AI2.5Sn (TA7) và titan nguyên chất công nghiệp (TA1 / TA2 / TA3)).
Được sử dụng chủ yếu trong dòng máy EOS công ty M, thiết bị đúc nung kết bột kim loại dòng SPRO của công ty hệ thống 3D. Được sử dụng trong hàng không vũ trụ, thiết bị cấy ghép y tế, sản xuất cuối - cao, v.v.
2) Bột sắt thép chủ yếu là tập hợp các hạt sắt có đường kính nhỏ hơn 0. 5mm, màu đen, là nguyên liệu chính của luyện kim bột. Về tính chất vật liệu, sắt kim loại hoàn toàn nguyên chất có màu trắng bạc -. Sở dĩ bột sắt có màu đen là do quá trình hấp thụ ánh sáng. Bột thép có độ bền cao, độ nhẵn bề mặt cao, chống ăn mòn mạnh và tính linh hoạt thấp.
Được sử dụng chủ yếu trong dòng máy EOS công ty M, thiết bị đúc nung kết bột kim loại dòng SPRO của công ty hệ thống 3D. Đối với sản xuất công nghiệp, thiết kế mô hình, xây dựng, v.v.
3) Việc sử dụng bột hợp kim nhôm trong lĩnh vực in 3D rất giống với bột titan và bột sắt, và chủ yếu được sử dụng trong thiết bị thiêu kết Laser chọn lọc (SLS).
4) Các vật liệu kim loại in 3D khác bao gồm vàng và bạc, hợp kim vonfram, hợp kim đồng, v.v.
2. Vật liệu vật liệu sinh học
1) Công nghệ in 3D vật liệu sinh học đã phát triển triển vọng rất rộng rãi trong các lĩnh vực y sinh như y học tái tạo, kỹ thuật mô, phát triển thuốc và hỗ trợ y tế. Các vật liệu chính được sử dụng bao gồm tế bào sống, vật liệu polyme y sinh và vật liệu vô cơ. , vật liệu hydrogel, polyetheretherketone (PEEK).
2) PEEK là một loại nhựa kỹ thuật có hiệu suất tuyệt vời, có khả năng chịu nhiệt độ cao, tự - bôi trơn, ổn định hóa học, chống bức xạ và tính chất điện, cũng như các đặc tính cơ học tuyệt vời, có thể được sử dụng trong sản xuất máy móc và sản xuất hàng không vũ trụ . Trong lĩnh vực y sinh, PEEK có khả năng tương thích sinh học tuyệt vời. So với các mô cấy làm bằng vật liệu kim loại, mô-đun đàn hồi của nó gần với mô-đun đàn hồi của xương người hơn, điều này làm giảm đáng kể khoảng cách giữa mô-đun đàn hồi của kim loại và xương người. Đặc tính cơ học của cấy ghép PEEK có thể đáp ứng nhu cầu sinh lý bình thường của cơ thể con người, vì vậy PEEK là vật liệu cấy ghép chỉnh hình tốt. So với cấy ghép kim loại, mô-đun đàn hồi của PEEK gần với mô-đun đàn hồi của xương vỏ não. Thứ hai, PEEK có thể truyền quét X - tia, CT hoặc MRI mà không cần hiện vật, do đó, việc theo dõi quá trình phát triển và lành xương sẽ dễ dàng hơn.
3. Ngoài kim loại và vật liệu sinh học, các vật liệu in khác bao gồm nhựa, nhựa cảm quang, sáp, thạch cao, nylon, gốm sứ.
1) Vật liệu nhựa còn được gọi là nhựa thông, có thể tự do thay đổi hình thức và kiểu dáng, rất tiện lợi khi sử dụng. Trong lĩnh vực công nghiệp, PP / HDPE / LDPE / PVC / PS được gọi là năm loại nhựa - mục đích chung hàng đầu. Nhưng trong in 3D, vật liệu được sử dụng phổ biến nhất là ABS và PLA. Chúng chủ yếu được sử dụng trong sản xuất máy móc, thiết kế mô hình, giáo dục và chăm sóc y tế, công nghệ quần áo, v.v.
2) Nhựa cảm quang thường được gọi là keo không bóng UV - có thể chữa được, hoặc nhựa UV (keo). Nhựa cảm quang thường được bảo quản ở trạng thái lỏng và thường được sử dụng để tạo ra các vật liệu có độ bền - cao, nhiệt độ - cao, không thấm nước và các vật liệu khác. Với sự ra đời của công nghệ in 3D SLA, vật liệu này bắt đầu được sử dụng trong lĩnh vực in 3D. Nhựa cảm quang truyền thống được sử dụng trong đồ trang sức, thiết kế mô hình, sản xuất máy móc, v.v. và nhựa cảm quang - hiệu suất cao được sử dụng trong - quy mô lớn sản xuất hàng tiêu dùng và sản phẩm cuối công nghiệp.
3) Điểm đông đặc của sáp tương đối cao, 38-90 độ. Máy in 3D sáp chuyên nghiệp phổ biến nhất là dòng PROJET 3500 của công ty hệ thống 3D của Mỹ. Sáp in 3D là một loại sáp công nghiệp đặc biệt. Hiệu ứng in ấn cuối cùng rất tinh tế, bề mặt của vật thể mịn và đầy kết cấu, với các chi tiết tốt và độ chính xác tuyệt vời. độ, như được hiển thị trong Hình. Chủ yếu được sử dụng trong đúc đồ trang sức, thiết bị y tế vi mô, cấy ghép y tế, tượng nhỏ, v.v.
4) Vật liệu thạch cao là một trong năm vật liệu gel chính, và thạch cao được sử dụng cho thiết bị in 3D thường là bột trắng. Bột thạch cao chủ yếu được sử dụng làm máy in Ba chiều (3DP). Vòi phun của chất kết dính có thể được thêm vào cùng lúc với các hộp mực màu, và màu sắc được tích hợp vào chất kết dính trong quá trình in, để tạo màu cho mô hình, làm cho quá trình này trở thành hiện đại đầy đủ nhất - công nghệ in 3D màu. Chủ yếu được sử dụng để thiết kế mô hình, sản xuất máy móc, giáo dục và chăm sóc y tế, v.v.
5) Vật liệu nylon còn được gọi là bánh xe chịu lực (PA). Vật liệu nylon thường là những vật có màu trắng, dạng bột rất mịn. Các sản phẩm in 3D nylon có đặc điểm là độ bền cao, độ chính xác cao, độ dẻo dai tốt, vv và có thể chịu được áp lực nhất định. Thường được sử dụng trong các mô hình phức tạp, mô hình khái niệm, mô hình nhỏ, chiếu sáng và sản xuất chức năng.
6) Vật liệu gốm có hiệu suất nhiệt độ cao tuyệt vời, độ bền cao, độ cứng cao, mật độ thấp và ổn định hóa học tốt, làm cho chúng được sử dụng rộng rãi trong hàng không vũ trụ, ô tô, sinh học và các ngành công nghiệp khác. Theo các dạng khác nhau của vật liệu gốm, các công nghệ in 3D khác nhau có thể được sử dụng để tạo hình. Các kỹ thuật phổ biến như sau:
A. Mô hình hóa lắng đọng hợp nhất (FDM), chủ yếu sử dụng hồ dán sứ để làm sứ để xem và sử dụng.
B. Hình thức in thạch bản nổi (SLA), sử dụng bùn gốm trộn với nhựa cảm quang, chủ yếu được sử dụng trong các sản phẩm nha khoa, cấy ghép, đồ trang sức, v.v.
C. Selective Laser Sintering (SLS), sử dụng vật liệu bột gốm, do độ chính xác tương đối thấp và yêu cầu cao đối với bột nên công nghệ này không được sử dụng nhiều.