3D 打印机耗材类型:完整概览

在PLA、PETG、TPU、ABS、ASA、尼龙、PC、PVA和复合耗材之间,很容易搞不清每个大类对你的打印机究竟有什么要求。本概览列出了购买料盘之前需要考虑的标准。

简短结论

PLA和PETG涵盖大多数日常用途,不需要外罩或特殊喷嘴;TPU增加了柔韧性,代价是打印速度更慢;而根据Prusa的文档,ABS、ASA、尼龙和PC需要外罩。PVA和BVOH可作为复杂悬垂的可溶性支撑,含碳纤维、木质或金属的复合耗材则根据厂商数据表需要硬化喷嘴。

如何理解耗材类别

选择耗材不只是颜色或品牌的问题:每个材料大类都有自己对机器的要求、自己的打印难度和自己最适合的用途。根据Prusa的文档,这种多样性源于零件完成后,它们在冷却、吸湿和机械应力方面的表现截然不同。

厂商数据表中反复出现三项标准:成品零件的预期用途、对机器的要求(外罩、硬化喷嘴、干燥),以及材料对初学者的宽容程度。下方的表格对最常见的大类汇总了这三项标准,之后每类再逐一展开,并各有专门的指南。下列大类没有一种是普遍优于其他的;每一种都以打印的容易程度换取某种特定的机械或外观特性,合适的选择取决于眼前的零件。

PLA与PETG:日常常用的一对

根据Prusa的文档,PLA是最容易使用的材料:热床温度低,不需要外罩,对不完美的设置也足够宽容,使其成为几乎每台FDM打印机上默认的入门耗材。

PETG是常见的第二种耗材:Prusa的文档称其使用成本低廉,韧性和耐热性高于PLA,代价是略有拉丝倾向,不过合适的回抽设置通常能解决。PLA与PETG的对比更详细地分析了针对特定零件的选择。在两者之间,PLA通常在易用性和尺寸精度上占优,而一旦零件要承受明显的机械应力或户外潮湿环境,PETG就更胜一筹。

TPU:柔性材料类

根据Prusa的文档,TPU的邵氏A硬度跨度很大,从类橡胶材料到较硬的耗材,大多数市售料盘在85A到100A之间。数值越低,材料越软,就越需要单独的速度和回抽设置。

较短的耗材路径(最好是直驱)可以减少柔性材料容易出现的卡料。Prusa的文档建议,与PLA或PETG相比,要明显降低打印速度,以控制挤出。

ABS与ASA:需要外罩的一类

ABS和ASA与众不同,因为它们冷却时收缩显著,据Prusa称,在开放式打印机上有明确记录的翘边风险。一份专门指南介绍了热床设置、通风,以及哪些封闭式打印机适合这两种材料。

这些耗材大多用于功能性零件,或者就ASA而言用于户外零件,很少用于第一次打印,因为它们要求外罩、通风和干燥这三者兼备。

尼龙与PC:工程材料类

尼龙(PA)和聚碳酸酯(PC)面向承受较高机械或热应力的零件:齿轮、反复弯折的铰链、真正暴露在高温下的部件。Prusa的外罩指南把这两种材料与ABS、ASA和PP归为需要外罩以限制翘边的一组。

尼龙对水分也特别敏感:Prusa的文档建议打印前在低于90 °C(194 °F)的温度下干燥至少四小时,因为受潮的料盘会造成起泡和表面不均匀。这两种材料最适合已经习惯精细调校打印机的用户。

PVA与BVOH:可溶性支撑

PVA和BVOH不是结构材料,而是临时支撑:根据Prusa的文档,它们在多材料装置上与主耗材一起打印,打印完成后在水中溶解,从而清除那些否则不可能不留痕迹地支撑的悬垂。

这两种耗材都需要存放在密封盒中,因为它们吸湿很快。Prusa的文档指出,BVOH比普通PVA打印效果更好,但成本更高,而且完全溶解可能需要几个小时,具体取决于水温。

耗材直径:为何1.75 mm成为标准

耗材市场实际上只使用两种常见直径,1.75 mm和2.85 mm(有时取整为“3 mm”)。根据Prusa的术语表,1.75 mm规格是全球最常见的,所有Original Prusa FFF打印机出厂时都按此配置;2.85 mm仍是少数格式,主要与较老的远程挤出机或某些工业机器相关。

直径不仅关系到进料口是否兼容:沿长度方向粗细漂移的料盘,会扰乱固件预期的流量,与材料的化学成分无关,即使其他所有设置都正确,也可能表现为挤出不稳定。在把它装到已经按特定打印温度配置调校好的打印机上之前,值得在料盘的数据表上检查这一点,同时看看其推荐的存储湿度和额定直径公差。

干燥存放还是烤箱:应对受潮的两种不同方式

许多创客把围绕水分的两件事混为一谈:一是从一开始就保持料盘干燥,二是干燥已经吸了水的料盘。根据Prusa关于其密封存储盒(防潮箱)的文档,带干燥剂的防潮箱可以减缓打印过程中的吸湿,但不能干燥已经受潮的耗材:浸湿的料盘需要先用专用的干燥设备处理,然后再放回盒中。

这一区别适用于上述所有类别,而不仅仅是尼龙或PVA:同一份文档指出PEEK、PEKK和PSU等吸湿性很强的工程聚合物,需要比放在架子上的PLA或PETG料盘更严密的存放条件。专用耗材干燥箱指南会在料盘已经受潮之后,逐种材料地介绍烘干设置和干燥时间,而不是像防潮箱那样只减缓未来的吸湿。

复合材料:碳纤维、木质与金属填充

复合耗材在PLA、PETG、尼龙或PC基材中添加填料:碳纤维用于提高刚度,木质或金属颗粒则主要用于外观。Polymaker为其碳纤维填充耗材提供的技术数据表要求使用硬化喷嘴,因为这种填料对标准黄铜具有磨蚀性。

碳纤维带来的刚度提升并不会自动让零件在各个方向上都更强:基材、打印摆放方向和填充同样重要。如果经常打印磨蚀性复合材料,现实的入门预算还应考虑更频繁地更换喷嘴,因为磨损的黄铜喷嘴在完全失效之前很久就会降低打印质量。

耗材类别概览

类别典型用途设备要求
PLA入门打印、装饰件,以及不受高温影响的原型件(Prusa文档)。无需外罩,热床约60 °C / 140 °F,使用标准喷嘴(Prusa文档)。
PETG需要比PLA更强韧性和耐湿性的零件(Prusa文档)。热床约85 °C / 185 °F,无需外罩,避免使用光面PEI板(Prusa文档)。
TPU柔性零件、保护套、垫圈、鞋底(Prusa文档)。打印速度较慢,建议采用直驱路径,邵氏A硬度通常为85-100A(Prusa文档)。
ABS / ASA功能性零件;ASA还可用于受紫外线照射的户外零件(Prusa文档)。强烈建议使用外罩,并在通风房间中使用:请参阅专门指南。
尼龙(PA)高抗疲劳工程零件、齿轮、铰链(Prusa文档)。打印前需干燥,翘边明显,建议使用外罩(Prusa文档)。
PC(聚碳酸酯)需要高耐热与抗冲击性能的零件(厂商数据表)。喷嘴温度高,外罩几乎必不可少,热床温度很高。
PVA / BVOH(可溶性支撑)用于复杂或悬垂几何形状的支撑,打印后溶解(Prusa文档)。需密封存放,用于多材料打印,可在温水中溶解(Prusa文档)。
复合材料(碳纤维、木质、金属)视填充物而定,可增加刚性或呈现特定外观(厂商数据表)。碳纤维等磨蚀性填充物需要硬化钢或硬质合金喷嘴(Polymaker数据表)。

常见问题

新手应从哪种耗材开始?

根据Prusa的文档,PLA仍是最简单的材料:不需要外罩,热床温度较低,对不完美的设置也比大多数材料更宽容。一旦零件需要更好的抗冲击或防潮性能,PETG是常见的第二步选择。

哪些耗材需要硬化喷嘴?

根据Polymaker等厂商的数据表,含碳纤维、木质或金属颗粒的耗材具有磨蚀性,会很快磨损标准黄铜喷嘴。只要在基础耗材中添加了这类填料,就建议使用硬化钢或硬质合金喷嘴。

尼龙难打印吗?

是的,Prusa的文档指出尼龙有明显的翘边和很强的吸湿性,打印前必须干燥。建议使用外罩,以限制较大零件的变形。

PVA或BVOH可溶性支撑是如何工作的?

根据Prusa的文档,这些材料用多材料装置与主耗材一起打印,打印完成后在温水中溶解。它们可以让你去除悬垂部位的支撑,否则这些位置不可能不留痕迹地清理干净。

PLA、PETG、TPU、ABS、ASA、尼龙、PC:应从哪里开始对比?

本页的表格按类别列出了典型用途和对机器的要求,每种材料都有或将会有各自更详细的专门指南。PLA与PETG的对比更深入地比较了两种最常见的耗材。

资料来源与局限

  • Prusa知识库 — PETG
  • Prusa知识库 — 柔性材料(TPU)
  • Prusa知识库 — 聚酰胺(尼龙)
  • Prusa知识库 — 水溶性材料(PVA/BVOH)
  • Prusa知识库 — 外罩指南
  • Polymaker Wiki — Fiberon PA6-CF20技术数据表
  • Prusa知识库 — 术语表:1.75 mm
  • Prusa知识库 — Prusa USS干燥箱

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