3d打印机用什么打印的

三维打印技术并非使用单一材料进行工作，而是拥有一个庞大且不断扩展的材料体系。这篇文章将深入探讨决定三维打印机使用何种材料进行打印的核心原理，系统梳理当前主流的打印材料类型，包括常见的塑料线材、高性能工程塑料、光敏树脂、金属粉末以及陶瓷、石膏等特殊材料。同时，我们将分析不同技术类型的三维打印机与特定材料之间的匹配关系，并展望未来材料科学的发展如何进一步拓宽三维打印的应用边界。

       当我们谈论三维打印机时，一个最根本的问题随之而来：它究竟是用什么来“打印”出实物的？答案并非像传统纸张打印机使用墨水那么简单。三维打印，或称增材制造，其核心在于通过逐层累积材料的方式来构建物体。因此，决定一台三维打印机使用何种“墨水”的，是其背后的技术原理和预期的应用场景。本文将为您全面解析三维打印材料的奇妙世界。

       一、 三维打印的核心原理：层积与固化

       要理解三维打印机用什么打印，首先需要明白其工作原理。无论是哪种技术，三维打印都遵循着一个基本流程：首先通过计算机辅助设计软件创建三维数字模型，然后将其“切片”成数百甚至数千层极薄的二维横截面。打印机根据这些切片数据，一层一层地铺设或固化材料，最终将这些二维层片粘合成一个完整的三维实体。这种“从无到有、积薄成厚”的方式，决定了打印材料必须能够以某种形式被精确地沉积、连接或固化。

       二、 熔融沉积成型技术材料：热塑性塑料的天下

       这是最普及和常见的三维打印技术，其材料主要是热塑性塑料线材。打印时，线材被送入一个高温打印头（通常称为挤出机），加热熔化后，通过一个微细的喷嘴挤出，沉积在构建平台上。挤出后的材料迅速冷却并固化，与上一层牢固地粘结在一起。

       1. 聚乳酸：这是一种源自可再生资源（如玉米、木薯）的生物基塑料。它打印时气味小、收缩率低，易于成型，是初学者和最常用到的材料之一。其制品在一定条件下可生物降解，较为环保。不过，其耐热性和机械强度相对一般。

       2. 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物：这是一种石油基的工程塑料，强度、韧性和耐热性通常优于聚乳酸，更适合制作需要承受一定应力或温度的功能性零件。但其打印时可能产生轻微气味，且由于冷却收缩较明显，较大模型容易翘曲，通常需要加热的构建板来保证打印质量。

       3. 聚对苯二甲酸乙二醇酯改性共聚酯：常被用作饮用水瓶的材料，其三维打印版本具有强度高、韧性好、收缩率低、打印出的模型表面光滑等优点。它本身无毒无味，具有良好的化学稳定性和可回收性。

       4. 热塑性聚氨酯：这是一种弹性体材料，具有极佳的柔韧性和耐磨性，类似于橡胶。用它打印的物体可以弯曲、拉伸和压缩，常用于制作手机保护套、鞋垫、密封圈、软体机器人部件等。

       5. 高性能工程塑料：如聚碳酸酯、尼龙（聚酰胺）、聚苯砜等。这些材料通常需要更高温度的挤出机和构建板，它们提供了远超普通聚乳酸和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的机械强度、耐热性和化学稳定性，可用于制造最终用途的工业零件、工具夹具等。

       三、 光固化技术材料：光敏树脂的舞台

       这类技术利用特定波长的光源（如紫外线激光或液晶屏投射的紫外光）选择性照射液态光敏树脂，使其发生聚合反应而从液态变为固态。其最大的优点是打印精度极高，表面质量光滑，非常适合制作细节丰富的模型、珠宝首饰、牙科模型等。

       6. 标准树脂：这是最通用的光敏树脂，在平衡精度、强度和后处理难度后，适用于大多数原型制作和模型展示。

       7. 韧性树脂与高强度树脂：这类树脂配方经过优化，具有更好的抗冲击性和机械强度，模拟工程塑料的性能，可用于制作需要一定功能性的连接件或外壳。

       8. 柔性树脂：类似于熔融沉积成型技术中的热塑性聚氨酯，固化后具有橡胶般的弹性，可用于打印柔韧性要求高的部件。

       9. 耐高温树脂：一些特殊配方的树脂可以承受较高的温度而不变形，适用于需要热环境测试的零件或模具。

       10. 生物相容性树脂：主要用于医疗领域，如制作手术导板、牙科修复体等，需要符合严格的生物安全标准，确保与人体组织接触时的安全性。

       11. 铸造用树脂：打印的模型在高温烧灼后会完全灰化，不留残渣，为传统的失蜡铸造工艺提供了完美的替代方案，广泛应用于珠宝和艺术铸造。

       四、 选择性激光烧结与多射流熔融技术材料：金属与尼龙粉末的领域

       这类技术使用高功率激光或热源来选择性熔融或烧结微细的粉末颗粒（如尼龙、金属等），使其融合成型。未熔融的粉末自然成为支撑物，打印完成后可回收利用。

       12. 尼龙粉末：特别是聚酰胺11和聚酰胺12，是选择性激光烧结技术中最常用的材料。它们能制造出强度高、韧性好、且具有轻微弹性的坚固零件，可直接作为最终产品使用。

       13. 金属粉末：这是工业级三维打印的核心材料。常用的包括不锈钢（如316L）、工具钢、钛合金（钛六铝四钒）、铝合金（铝硅10镁）、钴铬合金和镍基高温合金（如因科镍合金）等。这些材料打印的金属零件致密度高，机械性能可达到甚至超过传统铸造或锻造的水平，广泛应用于航空航天、医疗植入物（如人工关节）、汽车制造等高精尖领域。

       五、 其他特种打印材料

       三维打印的材料库远不止于此，还在不断扩展。

       14. 砂料与陶瓷材料：通过粘结剂喷射技术，可以打印用于铸造大型金属零件的砂模，或者直接打印陶瓷坯体，经烧结后成为功能性的陶瓷制品。

       15. 生物墨水：在生物打印领域，研究人员使用含有活细胞的“生物墨水”来打印组织支架，甚至尝试打印具有功能的器官组织，为再生医学带来革命性前景。

       16. 食品材料：巧克力、糖霜、面团等食材也可以作为打印材料，用于制作个性化的食品装饰和复杂糕点。

       17. 复合材料：将短切碳纤维、玻璃纤维或金属粉末与基础塑料（如尼龙、聚乳酸）混合，可以显著提升材料的强度、刚度和耐热性，制造出更轻更强的部件。

       六、 如何为你的项目选择合适的打印材料？

       选择打印材料时，需要综合考虑多个因素：首先是打印目的，是概念验证、外观展示还是功能性测试？其次是对机械性能（强度、韧性、硬度）、耐热性、耐化学性、生物相容性等的具体要求。此外，成本、后处理难度（如支撑去除、打磨、上色）以及打印设备本身的限制也是重要的决策依据。

       七、 未来展望：材料科学的创新驱动

       三维打印技术的发展在很大程度上依赖于新材料的开发。未来，我们将看到更多具有自愈合能力、可编程形状记忆、导电性、或对环境刺激（如温度、湿度）做出响应的高性能智能材料出现。这些材料将进一步打破设计和制造的边界，使三维打印能够制造出前所未有的复杂结构和多功能集成产品。

       总而言之，三维打印机使用的“墨水”是一个极其多样化的家族，从常见的塑料到高强度的金属，从柔韧的弹性体到精密的树脂，乃至活细胞和食物。理解这些材料的特点及其与不同打印技术的适配关系，是解锁三维打印全部潜力的关键。随着材料科学的持续进步，三维打印的应用只会越来越广泛，深刻改变我们的生产和生活方式。