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制造堅(jiān)固、耐用、輕便且無(wú)腐蝕的金屬部件替代品需要3D打印聚合物來(lái)完成任務(wù)。超越金屬！

從航空航天到汽車再到醫(yī)療保健，越來(lái)越多的行業(yè)正在從金屬過(guò)渡到非金屬，用于結(jié)構(gòu)部件、設(shè)備零件、植入物和工具。高性能聚合物被證明優(yōu)于其較舊的金屬對(duì)應(yīng)物。此外，它們比金屬零件更輕，更便宜，生產(chǎn)速度更快。

3D打印聚合物部件可以更耐用;更耐腐蝕，耐化學(xué)和耐熱;在高溫和零下溫度下具有更大的沖擊強(qiáng)度;并表現(xiàn)出高電氣絕緣性和降噪性能。聚合物也可以定制和制造，其形狀通常無(wú)法用金屬，3D打印和整體形式，因此不需要組裝或焊接。

有數(shù)十種3D打印塑料具有不同程度的強(qiáng)度，耐用性，耐磨性，耐熱性，生物相容性以及您在最終部件中可能需要的其他屬性。但是，如何選擇正確的一個(gè)呢？

在高性能材料的概述中，我們將介紹當(dāng)今增材制造中使用的頂級(jí)聚合物的特性，以幫助您做出最佳選擇。

當(dāng)談到塑料時(shí)，術(shù)語(yǔ)"高性能"不是一個(gè)科學(xué)的分類，消息來(lái)源也不同意包括哪些聚合物。您可能會(huì)聽(tīng)到工程級(jí)、技術(shù)聚合物或高性能塑料等術(shù)語(yǔ)，指的是與最常見(jiàn)的 3D 打印材料（如 PLA 和 ABS）相比，具有更高的強(qiáng)度、純度、剛度、耐磨性和耐化學(xué)性的材料。

除了各種可用的聚合物類型之外，還有聚合物共混物，用玻璃或碳纖維增強(qiáng)的聚合物以及品牌復(fù)合材料的海洋。

一般來(lái)說(shuō)，您會(huì)發(fā)現(xiàn)高性能塑料是那些在惡劣環(huán)境（如高溫，高壓和腐蝕性化學(xué)品）下保持其理想的機(jī)械，熱和化學(xué)性能的塑料。換句話說(shuō)，它們不會(huì)彎曲，翹曲，開(kāi)裂或分裂。

聚碳酸酯（PC）是一種堅(jiān)固的材料，具有三個(gè)主要特征：光學(xué)透明度，耐熱性和令人難以置信的韌性。當(dāng)3D打印時(shí)，它被用于各行各業(yè)的汽車前照燈原型，燈罩和電氣元件的半透明外殼。

• 高度透明和玻璃狀

• 低至 -20 °C 的高韌性

• 高達(dá) 140 °C 的高機(jī)械保持性

• 固有阻燃性

• 良好的電絕緣性能，不受水或溫度的影響

• 具有良好的耐磨性

• 可承受反復(fù)蒸汽滅菌

聚酰胺（也稱為尼龍）作為一類塑料 - 有PA6，PA11，PA12等 - 因其良好的性能平衡而受到珍視。通常為石油基（PA11除外，PA11是一種生物塑料），它們表現(xiàn)出強(qiáng)度和耐磨性，同時(shí)易于使用。PA通常用碳纖維，玻璃纖維和凱夫拉纖維增強(qiáng)，或嵌入連續(xù)碳纖維，以增加增強(qiáng)。PA廣泛用于高端工程應(yīng)用，如齒輪，夾具，夾具和工具，可用作長(zhǎng)絲和粉末。

• 高溫下的高強(qiáng)度和剛度

• 良好的沖擊強(qiáng)度，即使在低溫下

• 非常好的流動(dòng)性，易于加工

• 良好的耐磨性和耐磨性

• 高度耐燃油和耐油性

• 良好的電絕緣性能

• 高抗應(yīng)力開(kāi)裂、抗老化和耐磨性

• 高吸水性

• 易受無(wú)機(jī)酸和溶劑的影響

PET和PETG屬于聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的同一家族。PET是世界上使用最多的塑料之一，特別是用于食品和飲料包裝的塑料，但由于其耐熱性低，在增材制造中并不是很受歡迎。另一方面，PETG因其顯著的耐化學(xué)性和耐熱性，良好的耐用性和可成形性（與其他塑料相比）而被廣泛用于3D打印。PETG的耐磨性和抗沖擊性使其不適合工程級(jí)聚合物，因?yàn)樗膹?qiáng)度低，使其適用于一系列以經(jīng)濟(jì)型塑料為優(yōu)先事項(xiàng)的工業(yè)應(yīng)用。PETG的應(yīng)用包括牙齒矯正器、標(biāo)牌和圖形顯示器，以及電氣設(shè)備的外殼。

特點(diǎn)

• 顯著的耐化學(xué)性和耐熱性

• 良好的耐久性和成型性

• 只有中等剛度和強(qiáng)度

• 食品安全無(wú)毒

• 半透明，表面光潔度光滑

TPE（熱塑性彈性體）是一類塑料和橡膠混合的材料，包括TPU（熱塑性聚氨酯），TPC（熱塑性共聚酯）等。這些塑料非常柔軟和有彈性。它們?cè)谠霾闹圃熘凶兊迷絹?lái)越普遍，以生產(chǎn)可以彎曲或拉伸而不會(huì)變形的零件。TPU通常也比TPE長(zhǎng)絲更耐用，并且可以提供更高的耐磨性，耐油性，耐化學(xué)性以及高溫和低溫性。TPC具有耐高溫性和優(yōu)異的抗紫外線性能。它在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用以及可穿戴和醫(yī)療設(shè)備中尤其珍貴。TPE 有燈絲、粉末和樹(shù)脂兩種形式。

• 在整個(gè)硬度范圍內(nèi)具有高彈性

• 優(yōu)異的低溫和沖擊強(qiáng)度

• 對(duì)油、油脂和溶劑的適應(yīng)性

• 堅(jiān)固的耐候性和高能輻射性

• 非常好的電絕緣性能

• 可生產(chǎn)各種硬度等級(jí)

聚醚酰亞胺（PEI）最初由通用電氣公司（現(xiàn)稱為SABIC）于1982年以商品名Ultem開(kāi)發(fā)，因?yàn)樗匀粡V為人知。這種高性能塑料的特點(diǎn)是具有出色的熱、機(jī)械和電氣性能。PEI為制造商提供了高強(qiáng)度重量比，使其成為金屬的具有成本效益的替代品，在某些應(yīng)用中足夠堅(jiān)固，可以取代鋼，并且足夠輕，可以在其他應(yīng)用中用于替代鋁，特別是在航空航天領(lǐng)域。其他 PEI 應(yīng)用包括齒輪元件、閥殼、傳感器和恒溫器外殼、要求苛刻的電氣應(yīng)用、印刷電路板和充氣室設(shè)備。Ultem有許多等級(jí)，最常見(jiàn)的是Ultem 1000。Ultem 1010是一種樹(shù)脂材料，Ultem 2300是30%的玻璃纖維增強(qiáng)材料。

• 在極高溫度下保持極佳的機(jī)械性能

• 出色的比強(qiáng)度、剛性、柔韌性和尺寸強(qiáng)度

• 良好的電氣性能

• 良好的抗紫外線性和耐候性

• 固有的阻燃性

• 耐醇、酸和碳?xì)浠衔锶軇扇苡诓糠蛀u化溶劑

• PEI還具有良好的水解穩(wěn)定性

• 在熱空氣和水環(huán)境中表現(xiàn)特別好

• 大多數(shù) PEI 牌號(hào)符合食品接觸標(biāo)準(zhǔn)

PEEK屬于聚芳醚酮（PAEK）聚合物家族，在軍事，制藥，石化和食品包裝中的應(yīng)用越來(lái)越受歡迎。然而，其高成本和棘手的處理限制了它與特定打印機(jī)的工業(yè)用途。PEEK的重量不到鋁的一半，鋼的重量只有六分之一，使其成為石油和天然氣工業(yè)以及航空航天領(lǐng)域出色的金屬替代零件。通過(guò)將PEEK與復(fù)合材料（如玻璃纖維，石墨或碳增強(qiáng)材料）相結(jié)合，可以進(jìn)一步增強(qiáng)PEEK的性能，這有助于防止收縮。PEEK也用于醫(yī)療植入物（因?yàn)樗峭耆锵嗳菪院蚗射線透明的），但工業(yè)和植入式PEEK之間存在巨大差異，贏創(chuàng)提供迄今為止市場(chǎng)上唯一完全獲得醫(yī)學(xué)批準(zhǔn)的PEEK長(zhǎng)絲（價(jià)格約為5，000美元/千克）。

• 高度耐受高達(dá) 260°C 的極端溫度

• 耐腐蝕性流體、氣體和高壓

• 對(duì)高壓水或蒸汽具有很強(qiáng)的耐受性

• 自潤(rùn)滑能力強(qiáng)，摩擦力低

• 出色的抗蠕變性

• 良好的尺寸穩(wěn)定性

• 燃燒時(shí)可燃性低，煙霧排放小

• 卓越的絕緣性能

• 在高溫下具有優(yōu)異的耐滅菌性

• 完全生物相容

PEKK是聚芳醚酮（PEAK）家族中的另一種聚合物，是世界上性能最高的聚合物之一。PEKK具有非常好的機(jī)械，耐熱性和耐化學(xué)性，但具有比PEEK更容易的印刷適性。事實(shí)上，PEKK可以在比基于PEEK的長(zhǎng)絲更低的3D打印溫度下加工，不需要過(guò)熱的腔室（如PEEK），并且具有出色的層粘合性，從而產(chǎn)生具有出色尺寸精度和z強(qiáng)度的零件。這是另一種多功能高性能3D打印聚合物，可以取代從航空航天和汽車到醫(yī)療技術(shù)和船舶等各個(gè)行業(yè)的金屬和復(fù)合材料部件。該材料耐碳?xì)浠衔锖土黧w。

用PEKK打印的零件可以在打印后進(jìn)行熱處理（退火），以最大限度地提高機(jī)械，耐熱和耐化學(xué)性。打印部件的顏色將是透明的金色，然后在退火后變成不透明的棕褐色。

• 耐高溫 255+ oC

• 非常高的剛度，拉伸和抗壓強(qiáng)度，抗沖擊性

• 易于打印

• 阻燃，低釋氣

• 非常有限的翹曲

• 可耐受幾乎所有有機(jī)和無(wú)機(jī)化學(xué)品