传统上，柔性/弹性材料美高梅mgm1888公司官网比刚性材料的 3D 打印更复杂，但随着美高梅mgm1888公司官网机制造商在硬件开发和材料科学方面取得进步，它变得越来越普遍。美高梅mgm1888公司官网柔性部件的可能性几乎是无限的——我们日常生活的几乎每个部分都需要柔性材料，而美高梅mgm1888公司官网可以在这些应用中为定制和优化开辟新的机会。
主要的塑料美高梅mgm1888公司官网技术，熔融沉积成型（FDM），树脂美高梅mgm1888公司官网，选择性激光烧结（SLS），并且每种技术都提供灵活的美高梅mgm1888公司官网材料。由于这些技术的固有差异，其中一些材料可能比其他材料更适合某些应用。
在下面的文章中，我们将介绍各种类型的柔性 3D 打印机、柔性 3D 打印材料（包括柔性长丝、树脂和粉末），以及每种材料的优缺点。
比较：灵活的 3D 打印工艺
|
FDM系列
|
SLA系列
|
SLS系列
|
价格
|
$ |
$$ |
$$$ |
可用材料
|
TPE、TPU、TPA、TPC |
柔性树脂、生物相容性树脂、真有机硅 |
TPU，尼龙 11 |
邵氏硬度
|
40-95A |
40-90A |
90-95A |
优势
|
快速、便宜 |
高质量的表面光洁度，专用的柔性树脂，可提供生物相容性 |
无支撑打印、复杂形状、熟悉的柔性粉末，具有可识别的材料特性，皮肤安全材料 |
缺点
|
层线，低质量零件 |
后处理更复杂，零件尺寸有限 |
更难在材料之间切换，通常需要更多的基础设施（功率和空间），更粗糙的表面纹理 |
适用于
|
快速原型制作 |
功能原型、夹具、固定装置 |
小批量生产、功能测试、最终用途商品 |
FDM 3D 打印与柔性长丝
FDM 美高梅mgm1888公司官网，其中喷嘴熔化硬塑料长丝线轴并通过喷嘴挤出以逐层构建形状，由于其低廉的入门级价格和易于掌握的技术，可能是最著名的美高梅mgm1888公司官网类型。有许多不同类型的 FDM 材料，以及几种柔性 3D 打印机线材可供选择。
用于 FDM 3D 打印机的柔性灯丝适用于阻尼器、执行器或臂端工具、软外壳和可拉伸外壳的早期原型。
使用柔性长丝进行 3D 打印的优缺点
使用柔性长丝进行 FDM 3D 打印的好处是，您可以轻松、低成本地生产一次性或定制的柔性零件或柔性原型。柔性美高梅mgm1888公司官网零件具有良好的弹性、抗冲击性、振动或减震性以及伸长率。这些特性使FDM 美高梅mgm1888公司官网柔性长丝成为阻尼器、执行器或臂端工具、软外壳和可拉伸外壳的早期原型的理想选择。
然而，由于柔性长丝即使在挤出过程中处于熔融状态时也保留了其中一些弹性特性，因此在FDM 美高梅mgm1888公司官网柔性材料时经常会出现打印质量问题。悬垂和桥架等设计特征通常会导致穿线、表面光洁度不均匀、挤出机堵塞和机械性能差等问题。由于 FDM 3D 打印部件在 Z 轴方向上不是化学各向同性的，因此在伸长过程中层可能会分离。如果零件的目的是拉伸和反弹，则这种分离将导致零件故障。
此外，任何抖动或意外偏离挤出机的编程路径都会对柔性长丝的固定方式产生负面影响——这些柔性长丝比刚性长丝更容易附着力差，因此用户应注意打印机和挤出机必须保持完全稳定。喷嘴和挤出机应非常缓慢地移动，以使柔性长丝有足够的时间挤出和凝固。
柔性耗材和 FDM 3D 打印机兼容性
大多数 FDM 3D 打印机制造商都提供某种类型的柔性线材，包括最受欢迎的品牌，例如 Makerbot、Ultimaker、Creality 和 Prusa。对于灵活的 FDM 3D 打印，打印机必须能够将打印床加热到 60°C，将挤出机加热到 225 °C 左右。 进一步缩小柔性长丝 3D 打印机搜索范围的一些最佳实践是寻找带有直接驱动挤出机以最大限度地减少穿线、可控进给率以便您可以修改柔性长丝挤出速度的打印机，以及冷却风扇。
流行的柔性长丝
柔性 3D 打印长丝都可以归类为热塑性弹性体 （TPE），因为它们会因受热而改变并显示弹性体特性，尽管 TPE 也可以指特定类型的长丝。五种最常见的柔性美高梅mgm1888公司官网线材是：
TPU（热塑性聚氨酯）：TPU是一种极为常见的柔性长丝。它很坚固，可以承受使用过程中的冲击和一般磨损，并且可以有各种颜色。许多看似橡胶的产品实际上是由TPU制成的。TPU 的刚性略高于其他热塑性弹性体，因此是最容易打印的柔性 3D 打印线材，因为它拉线或渗出的可能性较小。使用柔性 TPU 长丝的 FDM 3D 打印有助于早期原型制作，但对于功能原型、最终用途零件、工具或夹具和固定装置，其各向异性质量可能导致性能较差。
TPC（热塑性共聚酯）：TPC 是一种柔性 3D 打印长丝，具有出色的热稳定性和耐化学性，但柔韧性不如其他 TPE。它融合了刚性 PLA 材料和柔性 TPU 材料的优点。TPC 部件的一些常见示例是保险杠、柔性空气管道以及用于防止压缩或冲击的较软外壳、盖子和外壳。使用 TPC 打印时，请务必在装入打印机之前将材料加热到环境温度，使用直驱挤出机，并确保挤出机的温度能力约为 230 °C。
TPA（热塑性聚酰胺）：TPA是TPE和柔性尼龙的化学共聚物，光滑且具有高度柔韧性。两种众所周知的柔性 3D 打印材料的这种组合导致了光滑、柔软和柔韧的灯丝。TPA可以承受反复的冲击或压力，并且非常耐用。需要反复扭曲、弯曲或拉长的零件可以在 TPA 中打印——这些特性使 TPA 成为功能原型、可穿戴设备和工程组件的理想选择。大多数TPA长丝的肖氏硬度约为80A，这类似于您通常认为的橡胶。
TPE（热塑性弹性体）：如上所述，TPE可以指整个弹性热塑性塑料组，也可以指特定材料。TPE 长丝非常有弹性和柔软，并且比其更坚硬的对应物 TPU 更难打印。TPE柔性长丝容易渗出，或过热而无法保持喷嘴形状，因此应使用可以轻松精确地控制挤出机温度的美高梅mgm1888公司官网机进行非常缓慢的打印。TPE 柔性长丝是 3D 打印可穿戴设备（如腕带）或消费品（如手机壳）的良好材料选择，这些设备可以在设备周围拉伸。
软PLA：软PLA是一种柔性长丝，由有机纤维制成，经过化学处理。它可以很容易地保持刚性形状，但在受到压力后会恢复到原来的形状。对于这种刚性，它通常用于轮胎原型或橡胶零件等需要大部分时间保持其形状和格式的物品。打印速度可能比 TPE 等材料略快，复杂几何形状的打印速度约为每秒 10 毫米，简单几何形状的打印速度约为每秒 30 毫米。
比较用于 FDM 3D 打印的柔性长丝
材料
|
特性
|
邵氏硬度
|
断裂伸长率
|
例子
|
聚丙烯
|
耐用、耐化学腐蚀、坚韧、低摩擦，在弯曲或扭曲后仍能保持形状
|
42 邵氏 D |
22.8%（Z轴） |
Ultimaker 聚丙烯 |
TPU
|
耐磨损、橡胶般的柔韧性、耐化学腐蚀 |
48 邵氏 D |
82 % （Z轴） |
Ultimaker TPU 95A 系列 |
TPC
|
高弹性、抗紫外线和耐化学性
|
34 邵氏 D |
350 % - 390 % |
阿尼特尔 2045 |
TPE
|
经久耐用、耐疲劳、重量轻、耐寒、易于打印 |
92-95 邵氏 A |
400 % |
阿科玛3DXFLEX™ |
树脂 3D 打印，例如立体光固化成型 （SLA） 3D 打印机，使用激光或其他光源一次固化一层塑料液槽，并为柔性 3D 打印材料提供了多种选择。
树脂 3D 打印机制造商大多生产自己的材料，因此它们不像 FDM 3D 打印柔性长丝那样容易识别和分组。然而，它们都具有相似的特性和印刷注意事项，可用于许多行业的广泛应用。
柔性树脂的特性：优点和缺点
Formlabs 的 Elastic 50A Resin 是一种柔性材料，非常适合打印动脉或心脏组织模型
Formlabs Silicone 40A Resin 非常适合打印需要反复或长时间压缩、弯曲或弯曲的物体
有数百种树脂可供选择，由制造商专门为不同的应用而设计。它们的范围从与工业模制硅胶非常相似的软硬度材料到更接近模制橡胶的硬度计材料。
由于树脂打印机使用光源固化液态塑料，因此这些层在各个方向上都以化学方式相互粘合，这意味着零件具有各向同性的机械性能，并且不像FDM零件那样容易沿特定轴剪切。这意味着用柔性树脂打印的树脂 3D 打印部件具有防水性和气密性，可用于水下机器人应用、电量计应用和其他需要打印复杂管道等部件的情况中的密封件和垫圈。
该工艺还有助于实现光滑的表面光洁度、很少或几乎看不见的层线以及高度的准确度和精度。柔性 3D 打印树脂非常适合功能原型、桥梁生产或定制的最终用途产品以及需要极严格公差的夹具、固定装置和工具部件等应用。
使用柔性树脂进行 3D 打印的一个缺点是工作流程有时会很混乱，因为您正在处理树脂液态桶。打印后必须用异丙醇清洗零件，以去除零件表面多余的树脂。零件还必须打印有支撑结构，以创建复杂的悬垂特征。像 Formlabs 这样的公司已经采取措施简化工作流程，并创建了后处理机器，如 Form Cure/Form Cure L 和 Form Wash/Form Wash L。
用于柔性树脂的 3D 打印机
由于树脂 3D 打印机的类型、价格、尺寸和功能范围非常广泛，因此最简单的方法是先选择材料属性，然后选择与该打印机兼容的 3D 打印机。许多树脂 3D 打印机制造商仅提供几种不同的柔性 3D 打印树脂，但只有 Formlabs 将柔性 3D 打印与生物相容性相结合，并为生物相容性柔性 3D 打印部件提供经过认证的工作流程。
对于大多数 3D 打印柔性材料（如 Formlabs Durable Resin），3D 打印部件在机械性能方面与聚丙烯等熟悉的柔性材料非常相似。在其他情况下，3D 打印材料实际上在化学性质上完全相同，就像 Formlabs Silicone 40A Resin 一样。
SLS 3D 打印与柔性粉末
选择性激光烧结（SLS）是指激光逐层熔化粉末颗粒的粉末床熔融美高梅mgm1888公司官网工艺。未使用的材料在打印过程中支撑零件，因此您可以创建复杂的互连设计，而无需支撑结构。材料特性由所用粉末颗粒的类型决定。
Formlabs 的 Fuse 系列 SLS 生态系统包含一系列 SLS 粉末，专为在 Fuse 1+ 30W SLS 打印机上实现最佳效果而设计，但基于工程和制造行业常见的常见材料，例如尼龙或玻璃填充尼龙。这些材料通常具有一定的柔韧性，具体取决于零件壁的厚度;由于粉末床的自支撑特性，薄壁可以在 SLS 打印机上很好地打印，因此在打印成大块状形状时可能看起来刚性和僵硬的材料在打印成薄形状时可能具有柔韧性。
柔性 SLS 粉末概述
FDM 用户熟悉的许多材料因其灵活性而在一些 SLS 系统上可用。TPA、TPC、TPE 和 TPU 等材料都以粉末形式提供，但并非适用于每个制造商的系统。除了这些弹性粉末外，如果将尼龙 11 等更坚硬的材料打印成薄的形状，它们通常会弯曲并恢复到原来的形状。
Fuse 系列采用 TPU 90A 粉末印刷的晶格结构
鞋底在 Fuse 系列上以 TPU 90A 粉末印刷
使用 SLS 粉末打印柔性、坚固和几何形状复杂的零件具有许多优势：
1、粉末床的自支撑特性使得在没有支撑的情况下打印零件成为可能，从而实现更快的后处理，并有可能打印出使用 SLA、DLP 或 FDM 技术难以打印的形状。
2、Formlabs TPU 90A 粉末等柔性 SLS 粉末坚固、柔韧且极其耐用，为汽车、航空航天或医疗设备制造等行业的最终用途消费品或工业级零件开辟了可能性。
3、SLS 创建的零件在层内以机械方式相互粘合，因此柔性 SLS 零件不会沿层线撕裂。
4、像 Fuse 系列这样的 SLS 生态系统可以回收粉末，从而提高效率并降低每个零件的成本。
然而，SLS 美高梅mgm1888公司官网的局限性也延伸到使用柔性粉末进行打印。
1、当需要大批量生产时，柔性 SLS 粉末的单个零件成本高于传统制造的橡胶或硅胶材料。
2、美高梅mgm1888公司官网机在实现非常低的肖氏硬度材料方面的能力受到更多限制，因此弹性范围比传统制造要小。
灵活的 SLS 材料：硬件和工作流程注意事项
大多数 SLS 打印机制造商都提供与其至少一种型号的 SLS 技术兼容的柔性材料。然而，并非所有制造商都提供在材料之间切换的能力，或提供这样做的工作流程注意事项。由于市场上的许多 SLS 粉末都是某种尼龙的版本，因此通常可以在这些粉末之间切换，但不建议这样做。然而，在尼龙类型和TPU粉末之间切换通常是不可能的。
Formlabs Fuse 1+ 30W 工作流程允许在对 Fuse 系列打印机和随附的 Sift 后处理单元进行彻底清洁后，在尼龙粉末和 TPU 90A 粉末之间切换。尝试新的 SLS 粉末不一定是不可能或过于昂贵的 - 使用 Fuse 系列和 Fuse Sift，用户可以尝试使用灵活的 SLS 粉末进行打印，而无需购买全新的生态系统。
比较 Formlabs Flexible SLS Powders
| 材料 |
邵氏硬度 |
断裂伸长率 |
适用于： |
| Formlabs TPU 90A 粉末 |
90安培 |
|
可穿戴设备、矫形器、假肢、垫圈、密封件、马克、皮带、塞子、管子、衬垫、阻尼器 |
| Formlabs 尼龙 11 粉末 |
不适用 |
40 % |
薄壁消费品、汽车零部件 |
灵活的美高梅mgm1888公司官网结论
增材制造的优势之一是能够为您的特定应用选择材料——有许多不同的长丝、树脂和粉末可供选择。对于性能类似于传统制造的橡胶、有机硅或热塑性弹性体的柔性 3D 打印部件，有多种系统可供选择。
Formlabs SLA 生态系统将可靠的硬件与专为目标应用和行业开发的专用先进材料相结合，使柔性树脂 3D 打印变得简单直观。Form Wash 或 Form Wash L 和 Form Cure 或 Form Cure L 可以干净简单地处理后处理步骤，使柔性树脂 3D 打印变得简单明了。Form 3/B/+ 和 Form 3L/3BL 生态系统提供多种柔性材料，包括可在医疗保健和医疗器械制造中实现新应用的生物相容性材料。
SLS 3D 打印技术非常适合功能原型制作和生产工作流程。然而，在 Fuse 系列之前，无论是中小型企业还是扩展 SLS 生态系统，都几乎没有可用的选择。凭借专为柔性橡胶类打印而设计的材料（如 TPU 90A 粉末）以及可设计为柔性粉末（如尼龙 11 粉末），SLS 3D 打印柔性部件有多种选择。
柔性 3D 打印部件为新行业带来了可能性，无论它们是用柔性长丝、树脂还是粉末打印。3D 打印可以帮助工程师、设计师、制造商和医疗保健专业人员降低成本、改进产品并提高工作流程效率。对于迄今为止无法实现的零件，例如柔性垫圈、密封件、保险杠、管道等，Fuse 系列 SLS 或 Form 系列 SLA 打印机等系统现在是可行的解决方案。索取灵活的 SLA 或 SLS 打印部件样品，或与专家讨论您的应用和要求。
粤公网安备 44011102003066号