所有可3D打印的MJF材料

魔猴君  知識(shí)堂   74天前

在本指南中，魔猴網(wǎng)將和大家一起學(xué)習(xí)了解每種MJF材料，包括每種材料的特性和優(yōu)點(diǎn)等，以便大家可以為3D打印部件選擇最佳材料。

一、MJF材料概述和特點(diǎn)

最初，Multi Jet Fusion僅與尼龍PA 12粉末兼容。盡管目前這仍然是最常見的選擇，但多年的技術(shù)快速發(fā)展下，可用打印材料的范圍已經(jīng)不斷擴(kuò)大。

盡管多噴射熔合是一種粉末床熔合，但這并不意味著所有粉末床兼容材料都適用于MJF。事實(shí)上，MJF的材料清單比其他粉末床熔合技術(shù)（如選擇性激光燒結(jié)(SLS)）短得多。但材料制造商正在對(duì)MJF日益增長的受歡迎程度做出反應(yīng)。惠普與聚合物專家BASF、Evonik和Lubrizol合作開發(fā)了與MJF兼容的材料。

圖片1：打印后，MJF部件會(huì)被除粉，以去除多余的聚合物粉末，然后再進(jìn)行進(jìn)一步的后處理（來源：Uptive）

什么是高可重用性？

一些MJF材料被稱為高可重復(fù)使用粉末，指的是反復(fù)使用相同的粉末。一次打印中未使用的粉末被收集起來并再次使用。然而，為了再次使用，它通常與新鮮粉末混合。術(shù)語“高可重復(fù)使用”是指使用過的粉末與新鮮粉末的比率。在HP的案例中，其“高可重復(fù)使用”粉末只需要20%到35%的新鮮粉末與可重復(fù)使用的粉末。

什么是MJF？

圖片2：HP的Multi Jet Fusion技術(shù)包括使用噴墨頭將液體分配到聚合物粉末層上（來源：HP）

基本上，該技術(shù)涉及使用一種液體粘合劑將粉末狀聚合物材料逐層熔合在一起。該技術(shù)因執(zhí)行分配液體聚合物（或粘合劑）過程的多個(gè)噴墨頭而得名。

在多噴射熔融打印過程中，打印機(jī)在打印床上鋪一層材料粉末。隨后，噴墨頭在粉末上運(yùn)行，并根據(jù)所需部件的數(shù)字模型在其上沉積熔劑和細(xì)節(jié)劑。紅外加熱裝置也會(huì)在打印件上移動(dòng)。無論在何處添加熔劑，下面的層都會(huì)“熔化”在一起，而暴露在細(xì)節(jié)劑下的區(qū)域不會(huì)完全熔化，但會(huì)充當(dāng)一層以確保表面質(zhì)量。未使用熔劑的區(qū)域仍為粉末。未熔化的粉末支撐著熔化的材料，這通常消除了對(duì)支撐的需要。為了完成打印過程，整個(gè)粉末床-以及其中的打印部件-被移動(dòng)到一個(gè)單獨(dú)的處理站。在這里，大多數(shù)松散的未熔化粉末被真空吸走，從而可以重新使用，而不會(huì)產(chǎn)生多余的浪費(fèi)。

MJF速度快、細(xì)節(jié)豐富，而且可靠性高，因此幾乎每個(gè)3D打印服務(wù)都至少配備一臺(tái)MJF機(jī)器。不要將HP的Multi Jet Fusion與其金屬打印機(jī)中使用的Metal Jet打印工藝混淆，后者非常相似，但使用的是金屬粉末而不是塑料。我們這里的重點(diǎn)是Multi Jet Fusion技術(shù)，該技術(shù)僅使用塑料。

二、MJF可3D打印的材料

1、Evonik推出的PA 12尼龍

圖片3：英國打印服務(wù)公司3D People采用PA 12 Nylon Evonik打印的MJF部件（來源：3D People）

HP的PA 12尼龍有兩種顏色，黑色和灰色，適合制作堅(jiān)硬、耐用、精細(xì)的部件。這種材料非常適合制作外殼、組件以及防水和氣密外殼。

PA 12尼龍經(jīng)過生物相容性認(rèn)證-符合USP I-VI級(jí)和美國FDA對(duì)完整皮膚表面設(shè)備的指導(dǎo)-使其成為眼鏡和醫(yī)療設(shè)備的選擇。

HP表示，其PA 12尼龍專為各行各業(yè)的快速成型而設(shè)計(jì)，可用于從復(fù)雜的幾何形狀到簡單但堅(jiān)固的螺母和螺栓等所有物體。

顆粒大小：60μm

拉伸強(qiáng)度（X/Y）：54MPa

斷裂伸長率（X/Y）：18%

兼容：5600、5200、4200和5000 HP MJF打印機(jī)

2、HP 3D高可重復(fù)使用性PA 12玻璃珠

圖片4：加拿大3D打印服務(wù)公司Tempus 3D使用HP PA 12玻璃珠材料制成的零件（來源：Tempus 3D）

HP的PA 12尼龍玻璃珠(GB)顧名思義就是尼龍塑料，其中40%是玻璃珠。這些珠子可以減少翹曲并提高整體剛度。基本上，這款產(chǎn)品適用于與PA 12尼龍相同的所有用途，但具有長而扁平的幾何形狀-如果不添加玻璃珠，這些特性會(huì)導(dǎo)致翹曲。

與PA 12一樣，它具有很高的可重復(fù)使用性（高達(dá)70%），因此具有成本效益，并且還可用于固定裝置和工具，以及各行各業(yè)對(duì)細(xì)節(jié)和精度要求高的應(yīng)用。它還具有防水和氣密性，并獲得了相同的生物相容性認(rèn)證。

這種PA 12是一種基于化石燃料的材料，因此可能不符合貴公司的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，但玻璃珠卻來自再生玻璃。

顆粒大小：58μm

拉伸強(qiáng)度（X/Y）：30MPa

斷裂伸長率（X/Y）：10%

兼容：5200和4200 HP MJF打印機(jī)

3、由Arkema支持的HP 3D HR PA 12 S

圖片5：阿科瑪公司的HP PA 12 S可生產(chǎn)出表面更光滑的零件，且無需進(jìn)行后處理（來源：HP）

Arkema的這款尼龍PA 12與Evonik的PA 12的區(qū)別在于字母S，代表光滑。MJF部件與所有激光粉末床熔合部件一樣，從打印機(jī)中取出時(shí)并不是非常光滑，事實(shí)上，它們相當(dāng)粗糙，但這種材料在很大程度上減少了使用蒸汽平滑等后處理的需求等后處理來平滑MJF部件的需要。

HP表示，由于獨(dú)特的顆粒形狀和較窄的粒度分布，這種PA 12可直接從打印機(jī)輸出比Evonik PA12光滑高達(dá)70%的部件，這使其成為需要非常光滑表面的理想選擇。

這種光滑度非常適合用于牙齒矯正器模型等應(yīng)用，以及需要模仿注塑件的任何最終用途消費(fèi)部件。這種PA 12是一種基于化石燃料的材料，因此可能不符合貴公司的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

兼容：5200 HP MJF打印機(jī)

4、PA 12尼龍W（白色）

圖片6

最新的MJF材料是客戶長期以來一直想要的：白色尼龍。惠普的其他尼龍是灰色或黑色，這使得定制染色幾乎不可能。對(duì)于需要鮮艷顏色作為零件的客戶，他們選擇了選擇性激光燒結(jié)。惠普用PA 12 Nylon W解決了這個(gè)問題，它開辟了假肢、醫(yī)療設(shè)備、照明裝飾、時(shí)尚和可穿戴設(shè)備以及家用電器等一系列新應(yīng)用。

如果您要使用3D打印服務(wù)來打印和自定義顏色您的部件，請(qǐng)注意，新的白色材料尚未廣泛使用。我們?cè)贑raftcloud上找到了All3DP、Endeavor 3D、Prototal和Weerg。

顆粒大小：57μm

拉伸強(qiáng)度（X/Y）：49MPa

斷裂伸長率（X/Y）：17%

兼容：5400 HP MJF打印機(jī)

5、HP 3D高可重用性PA 11

圖片7：采用HP PA 11打印的MJF部件（來源HP/Sculpteo）

HP MJF PA 11材料100%基于可再生原料，具有高韌性、抗沖擊性和可成型性的特點(diǎn)。它在很寬的溫度范圍內(nèi)(>40°C–130°C>)仍能保持其優(yōu)異的性能。

此外，這種材料在受力時(shí)不會(huì)碎裂，而是會(huì)撕裂，這就是為什么它在汽車行業(yè)中尤為重要，并經(jīng)常用于汽車內(nèi)飾。這種PA 11具有生物相容性。

惠普使用生物甲烷生產(chǎn)聚合物，進(jìn)一步提高了其可持續(xù)性，從而減少了46%的材料碳足跡。粉末的可重復(fù)使用率為70%。

顆粒大小：54μm

拉伸強(qiáng)度（X/Y）：52MPa

斷裂伸長率（X/Y）：50%

兼容：5600、5200、4200和5000 HP MJF打印機(jī)

6、由巴斯夫支持的HP 3D高可重復(fù)使用性PP（聚丙烯）

圖片8：采用HP PP打印的MJF部件（來源：HP）

您可能有很多理由希望使用聚丙烯而不是尼龍進(jìn)行打印：優(yōu)異的耐化學(xué)性和低吸濕性，非常適合管道或流體系統(tǒng)和容器。

對(duì)于MJF材料，同樣的原因也適用。HP的PP粉末具有生物相容性-符合ISO 10993和美國FDA完整皮膚表面設(shè)備指南，此外HP表示它符合嚴(yán)格的汽車安全標(biāo)準(zhǔn)，包括聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車安全標(biāo)準(zhǔn)(FMVSS)。

這種材料具有與采用傳統(tǒng)方法（如注塑成型）生產(chǎn)的其他PP零件良好的焊接能力，因此您可以將MJF PP備件組合到傳統(tǒng)生產(chǎn)的PP組件中。

該粉末選項(xiàng)不僅是HP成本最低的選項(xiàng)，而且可重復(fù)使用率高達(dá)90%。

顆粒大小：62μm

拉伸強(qiáng)度（X/Y）：30MPa

斷裂伸長率（X/Y）：20%

兼容：5200 HP MJF打印機(jī)

7、由Evonik支持的HP 3D高可重用性TPA

圖片9：3D打印公司SyBridge Technologies使用Evonik的TPA打印的MJF部件（來源：SyBridge Technologies）

MJF擅長加工尼龍，因此機(jī)器上可用的柔性材料選項(xiàng)之一是TPA（一種尼龍），這是有道理的。

TPA比許多其他聚酰胺更靈活，使其適用于需要具有良好抗沖擊性和彎曲而不斷裂能力的材料的應(yīng)用，例如冬季運(yùn)動(dòng)設(shè)備、汽車內(nèi)飾、機(jī)器人和夾持器以及流體系統(tǒng)。

MJF的TPA粉末可重復(fù)使用率為80%。

顆粒大小：77μm

拉伸強(qiáng)度（X/Y）：-

斷裂伸長率（X/Y）：-

兼容：5200 HP MJF打印機(jī)

8、Lubrizol的Estane 3D TPU

圖片10：TPU打印的MJF部件（來源：Lubrizol）

HP求助材料制造商Lubrizol為MJF配制TPU材料，為您提供需要高柔韌性的部件的解決方案。TPU比TPA更柔韌、更有彈性。它可以大幅拉伸并恢復(fù)到其原始形狀，而不會(huì)永久變形。

TPU的柔韌性和類似橡膠的特性使其非常適合需要出色抗沖擊性和柔韌性的應(yīng)用。

雖然路博潤TPU具有許多共同的特性，例如柔韌性、韌性和耐化學(xué)性，但它們之間的主要區(qū)別在于硬度和特定性能特性。

Estane 3D TPU M95A的肖氏硬度為95A，在柔韌性和剛度之間實(shí)現(xiàn)了良好的平衡。它專為柔性連接器等需要耐用性和良好耐磨性同時(shí)仍保持一定柔韌性的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。

Estane 3D TPU M88A的肖氏硬度為88A，這意味著它比M95A更柔軟、更柔韌。它具有更高的彈性和更好的斷裂伸長率，使其更適合需要更大柔韌性和抗沖擊性的應(yīng)用，例如柔性墊圈、密封件、緩沖元件和可穿戴設(shè)備。

拉伸強(qiáng)度（X/Y）：17MPa

斷裂伸長率（X/Y）：400%

兼容：5200(M88A)、4200(M95A)HP MJF打印機(jī)

9、巴斯夫Ultrasint TPU01

圖片11

德國3D打印服務(wù)公司Oechsler與Forward AM聯(lián)手利用Ultrasint TPU01的3D打印優(yōu)勢(shì)開發(fā)新一代摩托車鞍座（來源：巴斯夫）

Ultrasint TPU01是一種多用途TPU粉末，非常適合生產(chǎn)需要減震、能量回饋或柔韌性的部件。典型應(yīng)用包括運(yùn)動(dòng)保護(hù)設(shè)備、鞋類、矯形模型、汽車內(nèi)飾部件以及管道和夾鉗等各種工業(yè)工具。

HP表示，該材料具有堅(jiān)固、靈活、耐用的零件性能，同時(shí)具有良好的表面質(zhì)量和細(xì)節(jié)水平。

肖氏硬度在88-90A之間，粉末回收率高達(dá)80%。

拉伸強(qiáng)度（X/Y）：9MPa

斷裂伸長率（X/Y）：220%

兼容：5200 HP MJF打印機(jī)

編譯整理：ALL3DP