韧性与柔性树脂:按有文档记录的性能选择
本指南用两个具体示例来比较韧性树脂和柔性树脂:Formlabs Flexible 50A和Tough 1000。它汇总了各产品页面上公布的邵氏硬度、拉伸、伸长率和撕裂数据以及后处理条件。数值始终与这些配方和规程绑定,而不是变成对所有树脂的排名。
简短结论
Formlabs将Flexible 50A定位为用于类橡胶或硅胶原型的柔软弹性体,将Tough 1000定位为韧性好、抗冲击的树脂。选择时,请核对确切产品的硬度、指定伸长率下的应力、拉伸性能和后处理。仅凭伸长率百分比无法为柔软度排序。Flexible 50A的数据来自Form 3试样;Tough 1000的数据来自Form 4配合Form Cure V2。这些不同的规程并不构成受控对比。
两个有文档记录的示例,帮你确定需求
根据Formlabs的页面,Flexible 50A是一种柔软、半透明的弹性体,用于制作通常由较软橡胶和硅胶制成的零件原型:可穿戴绑带、可按压按钮、机器人用柔顺结构、可拉伸的外壳和壳体、软组织解剖模型,以及特效道具。Formlabs将其归入Elastomeric(弹性体)类别。
Tough 1000页面描述了一种韧性好、抗冲击的材料,其强度、刚度和韧性可与高密度聚乙烯(HDPE)相媲美,归入Impact Resistant(抗冲击)类别。建议用途包括抗冲击的夹具和治具、可挤压原型,以及齿轮和球铰等低摩擦组件。
要确定你的需求,请描述零件的形状、预期变形和需要核验的载荷,然后查找确切产品的相应性能。原型绑带和夹具不能仅凭同一个营销关键词来确定规格。Formlabs列出的应用是这种解读的起点,但并不能验证你将要打印的几何结构。我们的3D打印光敏树脂专题页将搜索扩展到其他有文档记录的配方。
邵氏硬度:产品名称与实测值
邵氏硬度提供了一个具体的数据点,前提是将产品名称与实测值分开。产品名Flexible 50A中包含50A,概述中称其硬度为50 Shore A,营销文案也重复了这一数字。然而,同一页面上的材料性能表列出的实测邵氏硬度为55 A。两种说法并列出现在厂商页面上。
不要自行调和这一差异。保留产品名称,并单独记录表中数值及所述试样条件。脚注说明数据来自在Form 3上以100微米打印的零件,使用Flexible 50A设置和Flexible 50A后处理步骤。壁厚较薄、方向不同或固化不同时,结果可能会不同。
所查阅的Tough 1000产品页面在所示性能中未列出邵氏硬度值;这并不意味着Formlabs从未测量过。该页面列出了其他指标,包括拉伸和弯曲数据、缺口Izod和Gardner冲击。不要用一种性能替代另一种:如果硬度很重要,请查找该确切配方的硬度值,而不是假定模量可以替代它。
伸长率和拉伸数据:每个数字都要结合其规程来读
断裂伸长率脱离其他结果单独看时容易被误读:Flexible 50A标为160%,Tough 1000标为180%。这些数字描述的是试样在所述条件下断裂前的伸长;不足以据此为零件或树脂的柔软度排序。请将它们与相应的应力和模量测量值结合阅读,不要把试样数值换算成你的几何结构所需的力。
这些页面报告了几项独立结果。Flexible 50A列出极限拉伸强度3.4 MPa、50%伸长率下应力0.9 MPa、100%伸长率下1.7 MPa。Tough 1000列出极限拉伸强度26.3 MPa、拉伸模量932 MPa、弯曲强度29 MPa和弯曲模量761 MPa。Formlabs将Tough 1000描述为韧性好,但仅凭这些数字无法描述特定零件的变形或载荷;请将拉伸强度、指定伸长率下的应力和弯曲性能区分开来。
这两组数据并非在同一测试台上得出。Flexible 50A的脚注提到零件在Form 3上以100微米打印。Tough 1000的脚注提到零件在Form 4上以100微米打印,并在Form Cure V2中70 °C下后固化12分钟。你可以列出两组数据并注明其适用范围,但它们不是受控的正面对比测试,也不支持排名。
反复循环、疲劳和撕裂:各页面声称了什么
Flexible 50A页面列出撕裂强度12.3 kN/m、在70 °C下22小时后的压缩永久变形为3.1%,并称其零件可以在反复循环中弯曲、拉伸和压缩而不撕裂,并能迅速回弹。这些是Formlabs针对该配方及其试样的说法。它们不保证其他几何结构的回弹、密封性能或皮肤接触方面的表现。
对于Tough 1000,页面列出最大应力强度因子1.94 MPa·m½、缺口Izod冲击强度72 J/m,以及在23 °C、30°挠曲和1 Hz条件下Ross弯曲疲劳超过100,000次循环。同一页面上断裂功的单位相互矛盾:描述文字和Mechanical Properties(力学性能)栏中为3,200 J/m²,而Tech Specs行中为3,200 J/m。不要自行调和该单位;要么省略该数值,要么同时列出两种标注。Ross条件是Formlabs的测试条件,而非对你的铰链使用寿命的保证。
该页面还存在两处Gardner冲击数据不一致。其概述引用128 in-lb;Tech Specs列出1/32 in(0.97 mm)下为13.1 J,而对比表给出1/32 in(0.8 mm)下为13.1 J,即116 in-lb。页面既未调和in-lb数字,也未调和公制厚度标注;请保留原始数据块,不要擅自换算。它还列出1/16 in(1.9 mm)下为14.5 J。缺口Izod是另一种测试,不能换算为Gardner。
后处理:按各页面所述清洗、干燥和固化
两个页面描述的是同一基本流程。首先,用异丙醇或醚类溶液清洗零件,去除未固化的树脂。然后进行后固化,完成打印时开始的化学反应。Formlabs强调,对于工程和特种树脂,后固化是达到完全强度和功能所必需的。清洗参数分别针对Form Wash和Form Wash L发布,固化参数则分别针对Form Cure V1、V2、L V1和L V2发布。
对于Tough 1000,Formlabs建议在清洗后、拿取前至少晾干30分钟,以获得最佳表面效果。该说明仅针对Tough 1000;对于Flexible 50A或其他配方,请查阅相应说明,不要套用这一时长。
同样,在Form Cure V2中70 °C下12分钟的规程是测量Tough 1000数值时的条件。它不是通用配置,也不是其他代Form Cure的设置。对于你自己的零件,请遵循针对你所用设备发布的设置,并参阅我们的树脂后处理指南,了解操作顺序以及如何处理仍发黏的零件。
打印机兼容性与选择方法
两者的兼容列表有重叠但不完全相同。Flexible 50A列出的兼容机型为Form 4、Form 4B、Form 4L、Form 4BL、Form 3、Form 3L、Form 3B、Form 3BL和Form Studio 1,配合其页面所示的料盒和成型平台,最小层厚为100 µm。Tough 1000列出的兼容机型为Form 4、Form 4B、Form 4L、Form 4BL和Form Studio 1,配合Form 4 Resin Tank、Form 4L Resin Tank或Form Studio Resin Tank Pro。因此,Form 4和Form Studio 1同时出现在两份列表中;请针对确切树脂核实配件和条件。这些页面并未涉及其他SLA品牌。
对于这两个示例,先看产品页面所述的用途,然后核对该确切配方的相关数据。Flexible 50A面向弹性体原型;其页面列出了实测硬度、撕裂强度以及在指定伸长率下的应力。Tough 1000被定位为韧性好、抗冲击;其页面列出了拉伸数据、模量、Izod和Gardner冲击数据,并附有上述提醒。打印、后固化和零件所需性能也必须匹配。此方法并不对所有标为“柔性”或“韧性”的树脂进行排名。
如果你还没有打印机,光固化3D打印机选购指南和Formlabs Form 4页面可以帮助你在选择材料之前确认兼容性。要为料盒、树脂、清洗和固化设备整条链路做预算,入门预算工具可以让清单保持实事求是。
资料来源与局限
- Flexible 50A Resin | Formlabs
- Tough 1000 Resin | Formlabs
我们整理的是厂商和社区的文档,并未亲自测量这些产品。针对你具体型号的手册优先于一般性的指导。
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