В 3D Печать, why do hobbyists choose PLA for figurines while aerospace engineers rely on PEEK for engine parts? The answer lies in plastic materials for 3D printing—a diverse range of polymers engineered to match specific functional needs, от гибкости до высокотемпературной сопротивления. Choosing the wrong plastic leads to brittle prototypes, failed end-use parts, or wasted costs. В этой статье разбивается 6 core plastic categories, их ключевые свойства, реальные приложения, Советы по печати, и стратегии выбора, helping you find the perfect material for your project.
What Are Plastic Materials for 3D Printing?
Plastic materials for 3D printing are polymer-based substances (in filament or resin form) designed for additive manufacturing processes like FDM (Моделирование сплавленного осаждения), СЛА (Стереолитмикромография), и Sls (Селективное лазерное спекание). Unlike traditional plastics, they’re optimized for layer-by-layer bonding, размерная стабильность, and compatibility with 3D printer hardware.
Think of them as “functional building blocks”: each plastic has unique “superpowers”—PLA is eco-friendly, TPU is flexible, PEEK is heat-resistant—letting you create parts tailored to industries from consumer goods to medical devices.
6 Core Categories of 3D Printing Plastic Materials
Each category serves distinct purposes, with properties optimized for specific use cases. The table below details their key features, printing processes, and ideal applications—organized for easy comparison:
Материальная категория | Ключевые примеры & Характеристики | Mechanical Traits | 3D процесс печати | Идеальные приложения |
---|---|---|---|---|
Термопластики (Общий назначение) | – Плата (Полилактановая кислота): Биоразлагаемый (Растительный), низкая деформация (<0.3% усадка), easy to print.-АБС (Акрилонитрил-бутадиен-стирол): Высокая ударная стойкость (20 KJ /), Хорошая сила (предел прочности: 40 МПА), moderate heat resistance (до 90 ° C.).- Петг (Полиэтилентерефталатный гликоль): Balances ABS strength (предел прочности: 50 МПА) and PLA ease of use, прозрачный (легкая коэффициент пропускания: 80%), shatterproof.-ТПУ (Термопластичный полиуретан): Эластичный (Shore A 30–80), износостойкий, stretches up to 300%.-Нейлон (А): Устойчивость к износу (ideal for moving parts), Хорошая гибкость, strong hygroscopicity (needs drying before printing).- ПК (Поликарбонат): Ultra-tough (воздействие сопротивления: 60 KJ /), прозрачный (90% легкая коэффициент пропускания), теплостойкий (до 130 ° C.). | – Плата: Хрупкий, низкая сила (предел прочности: 50 МПА).- АБС: Жесткий, moderate flexibility.- Петг: Полу-жесткий, shatterproof.- ТПУ: Эластичный, rubber-like.- Нейлон: Полу-жесткий, durable.- ПК: Жесткий, ultra-tough. | FDM/FFF (все); СЛС (Нейлон) | – Плата: Образовательные модели, decorative figurines, low-stress prototypes.- АБС: Автомобильные детали интерьера (приборные клипы), toy components.- Петг: Food-contact containers (storage boxes), очки, home appliance enclosures.- ТПУ: Soles, уплотнения, flexible phone cases, wearable bands.- Нейлон: Передачи, подшипники, industrial connectors.- ПК: Protective covers (Случаи ноутбука), eyeglass lenses, Корпуса медицинского устройства. |
Инженерные пластмассы (Высокоэффективность) | – Заглядывать (Полиэфирный эфирный кетон): Экстремальная теплостойкость (up to 250°C HDT), биосовместимый (FDA одобрено), коррозионная устойчивость (resists oils/acids).- Стр (Полипропилен): Легкий вес (плотность: 0.9 G/CM³), chemically inert (resists solvents), Food-Safe (FDA 21 CFR Part 177). | – Заглядывать: Высокая сила (предел прочности: 90 МПА), rigid.- Стр: Низкая сила (предел прочности: 30 МПА), гибкий. | FDM/FFF (both); СЛС (Заглядывать) | – Заглядывать: Аэрокосмические детали двигателя, Спинальные имплантаты, high-temperature industrial components.- Стр: Продовольственные контейнеры (йогуртовые чашки), Медицинские шприцы, Химические резервуары для хранения. |
Composite Plastics (Reinforced) | – Carbon Fiber-Reinforced Polymer (CFRP): Nylon/PC + углеродное волокно; 40% higher strength than base plastics, excellent rigidity (Young’s modulus: 15 Средний балл).- Glass Fiber-Reinforced Polymer (GFRP): Нейлон + стеклянное волокно; 30% higher tensile strength than base plastics, гладкая поверхность (Раствор < 1.0 мкм). | – CFRP: Жесткий, low flexibility.- GFRP: Полу-жесткий, воздействие. | FDM/FFF (both) | – CFRP: Спортивное оборудование (tennis racket frames), racing car parts, drone wings.- GFRP: Электронные корпуса (router cases), Строительные компоненты (оконные рамы), Морские части. |
Special Functional Plastics | – Проводящий пластик: Base plastic + carbon black/metal powder; электрическая проводимость (10–100 S/m), flexible.-Bioabsorbable Plastics: PCL (Поликапролактон)/PGA (Polyglycolic Acid); degrades in body (1–3 лет), биосовместимый. | – Проводящий: Полу-жесткий, low strength.- Bioabsorbable: Гибкий, низкая сила. | FDM/FFF (both); СЛА (bioabsorbable resins) | – Проводящий: Корпуса датчиков, built-in circuits (носимые технологии), antistatic packaging.- Bioabsorbable: Temporary bone scaffolds, drug delivery devices, Растворяемые швы. |
Гибкие пластмассы | – TPE (Термопластичный эластомер): Мягкий (Shore A 20–70), легко печатать (Не нужно подогрев.), good elastic recovery (>90%).- ТПУ (Термопластичный полиуретан) (repeated for clarity, as it’s a key flexible material): Эластичный, износостойкий, нефтяной. | – TPE: Very flexible, низкая сила (предел прочности: 15 МПА).- ТПУ: Гибкий, Умеренная сила (предел прочности: 30 МПА). | FDM/FFF (both) | – TPE: Wearable straps (фитнес-трекеры), soft toy parts, handle grips.- ТПУ: Уплотнения (крышки для бутылки с водой), шланги, vibration dampeners. |
Transparent Plastics | – Прозрачная смола: SLA-based; glass-like transparency (90% легкая коэффициент пропускания), low yellowing (UV-stabilized).- Прозрачный Петг: FDM на основе; 80% легкая коэффициент пропускания, Разбитый, Легко отполировать. | – Смола: Хрупкий, Высокая сила (предел прочности: 55 МПА).- Петг: Полу-жесткий, Умеренная сила (предел прочности: 50 МПА). | СЛА (смола); FDM/FFF (Петг) | – Смола: Оптические линзы (увеличительные очки), легкие гиды (LED strips), display cases.- Петг: Clear protective covers (phone screens), lamp shades, model airplane canopies. |
Реальные тематические исследования: Plastic Materials in Action
These examples show how the right plastic solves industry-specific challenges:
1. Потребительские товары: PETG for Food-Safe Containers
- Проблема: A kitchenware brand wanted 3D printed storage containers—PLA is brittle (ломается легко), ABS is not food-safe (releases VOCs).
- Решение: Used transparent PETG. It’s FDA-approved for food contact, Разбитый (survives 1m drops), and transparent (lets users see contents).
- Результат: Containers became a bestseller; customer returns due to breakage dropped by 90%, and sales of food storage sets increased by 40%.
2. Медицинский: PEEK for Spinal Implants
- Проблема: A medical device firm needed spinal implants—metal implants are heavy (cause patient discomfort) and non-biodegradable (require second surgery to remove).
- Решение: Used 3D printed PEEK. Это легкий (1/2 the weight of titanium), биосовместимый (fuses with bone), и термостойкий (withstands body temperature).
- Исход: Время восстановления пациента сокращено 30%, и 95% of patients reported no discomfort—eliminating the need for revision surgery.
3. Автомобиль: Nylon for Gear Components
- Проблема: A car maker tested ABS gears for seat adjustment systems—they wore out after 10,000 цикл (too soon for vehicle lifespan).
- Решение: Switched to SLS-printed nylon gears. Nylon’s high wear resistance let gears last 50,000 цикл (matching the vehicle’s 10-year lifespan).
- Влияние: Warranty claims for seat systems dropped by 60%, and the firm saved $2 million annually in replacement parts.
How to Select the Right 3D Printing Plastic (4-Step Guide)
Follow this linear, problem-solving process to avoid mismatched selections:
- Define Part Requirements
- List non-negotiable traits: Do you need food safety (PETG/PP), Гибкость (TPU/TPE), или теплостойкость (PEEK/PC)?
- Пример: A food container needs food safety + transparency → PETG.
- Check Printer Compatibility
- FDM users: Most thermoplastics (Плата, АБС, Петг, ТПУ) работа, but PEEK needs a high-temp nozzle (340–380°C).
- SLA users: Focus on resins (прозрачный, bioabsorbable); avoid thermoplastics.
- SLS users: Ideal for nylon, Заглядывать, and composites—skip brittle materials like PLA.
- Балансовая стоимость & Производительность
- Low-cost options: Плата ($20–30/kg), АБС ($30–40/kg) → for prototypes, Детали с низким стрессом.
- Средний диапазон: Петг ($40–50/kg), ТПУ ($50–60/kg) → for functional end-use parts.
- High-cost: Заглядывать ($100–200/kg), CFRP ($80–100/kg) → for high-performance industrial/medical parts.
- Plan for Post-Processing
- Some plastics need extra steps:
- Transparent PETG/Resin: Polish with 800–2000 grit sandpaper for glass-like shine.
- Нейлон/Пик: Dry for 4–8 hours (hygroscopic—moisture causes bubbly prints).
- Композиты (CFRP): Use a hardened steel nozzle (carbon fiber wears standard brass nozzles).
- Some plastics need extra steps:
Перспектива Yigu Technology
В Yigu Technology, Мы видимplastic materials for 3D printing as the backbone of versatile manufacturing. Our FDM printers (YG-FDM 800) are optimized for all core plastics: they have high-temp nozzles (up to 400°C for PEEK), heated beds (120–140°C for nylon), and flexible build plates (prevent warping for ABS/PC). We also offer material testing kits—helping a startup switch from ABS to PETG for food containers cut product development time by 25%. As bioabsorbable and conductive plastics evolve, we’re updating our software to auto-adjust parameters, making high-performance plastic 3D printing accessible to everyone.
Часто задаваемые вопросы
- Q.: What’s the easiest 3D printing plastic for beginners?А: PLA is the best choice—it’s low-cost ($20–30/kg), doesn’t need a heated bed (works at room temperature), has minimal warping, and prints smoothly with standard FDM settings.
- Q.: Can I use flexible plastics (TPU/TPE) with a standard FDM printer?А: Да! Most standard FDM printers work with TPU/TPE, but use a slow print speed (30–50 мм/с) and a direct-drive extruder (avoids filament tangling). A Bowden extruder may work for softer TPU (Берег а < 50) but needs careful tuning.
- Q.: Are there eco-friendly 3D printing plastics besides PLA?А: Yes—bioabsorbable plastics like PCL (degrades in 1–2 years) and recycled PETG (made from plastic bottles) are eco-friendly options. Recycled nylon (from industrial waste) also reduces plastic pollution and costs 10–20% less than virgin nylon.