了解 3D 打印中的材料选择至关重要，它决定了最终产品的质量、强度和预期功能。关于行业中最常用的材料，有两个名字脱颖而出：树脂和 PLA。然而，两者相对不同，适合独特的应用。但哪一个往往更坚固？这通常是爱好者和专业人士争论的话题。相比之下，在本文中，我们将讨论这两种材料的强度、机械性能和用途，以便做出一致的决定。因此，无论您的最终目标是寻求过多的细节还是极高的结构强度，其中提供的评估肯定会展示出满足所需需求的材料之间的差异。我们将在 3D 打印的背景下研究树脂和 PLA 的科学、优势和成本。
树脂或 PLA — 哪一个最适合 3D 打印？
树脂和细丝 3D 打印技术入门
细丝 3D 打印，又称 FDM/熔融沉积成型，涉及逐层熔化和粉碎热塑性材料（如 PLA 或聚乳酸），以创建 3D 体积的部件。该技术最适合需要具有良好尺寸稳定性的耐用部件的应用，并且以经济高效和易于使用而闻名。
相比之下，3D 树脂打印采用 SLA（立体光刻）和其他方法。这些方法使用液态光聚合物，通过激光或紫外线灯精心固化。3D 树脂打印最适合制作具有闪亮表面纹理的详细模型，使其成为需要大量细节的多层复杂设计和项目的首选工具。
两种技术在各自的领域都十分精通。虽然长丝打印更便宜，复杂程度较低，但树脂打印相对更昂贵，并且需要专家级的精细程度。
PLA 和树脂的基本特性
制造级 PLA（聚乳酸）是业内最流行的线材材料。它在处理方面具有较低的门槛，并且对翘曲等问题相当宽容，使其成为入门级用户的理想选择。还可以采用低温设置，进一步扩大了它的吸引力。然而，它的耐用性相对较低，与其他材料相比，它的耐热性可以忽略不计。
由于树脂在固化前呈液态，因此其表面细节无与伦比。使用加热和固化液体可以打印出极其复杂的细节，并实现更专业的应用。这种材料的缺点是易碎，后处理中的额外步骤（例如清洗或密封打印件）会给工作流程增加不必要的长度。
3D打印机技术产生了什么影响？
3D 打印机技术自诞生以来就对传统 制造工艺 通过允许一次性设计批量打印、定制形状或快速生产，它鼓励工程师制造复杂的物品，否则这些物品是不可能手工设计的，从而推动各个领域的进一步创新，例如 医疗保健行业、汽车技术或空气动力学。此外，由于 3D 打印允许逐个部件地创建物体，因此材料浪费显著减少，使其成为一种更可持续的方法。此外，这种技术形式还提高了各种企业和个人将自己的想法变成现实的承受能力。
树脂3D打印和长丝3D打印有何区别？
FDM 与树脂打印的比较
FDM（熔融沉积成型）和 SLA 树脂 3D 打印机可以完成任务，但效率取决于应用。FDM 打印机价格实惠、容易找到且操作非常简单，非常适合创建使用 PLA、ABS 和 PETG 的原型、功能组件和其他热塑性项目。这些材料坚固耐用，是大型功能模型的理想选择。此外，FDM 可以轻松且经济地制造轻质结构。
另一方面，树脂 3D 打印可以创建细节丰富、精度极高的部件，非常适合珠宝设计、牙科模型、微缩模型和其他复杂几何形状。这是通过光聚合物树脂实现的，光聚合物树脂具有很高的分辨率，适合那些希望获得完美外观和尺寸的行业。此外，最新的树脂具有可生产精细且坚固的组件的特性。
通过采用这两种技术，用户可以根据成本、细节和性能方面的要求优化生产流程。
拉伸强度和冲击强度说明
抗拉强度可以定义为施加在材料上会导致其失效的最大拉力（拉力）。打印物体时，如果认为打印物体会受到拉伸力或拉力，则抗拉强度是需要的关键属性。例如，承受机械力的承重部件或零件需要具有高抗拉强度的材料来承受冲击。
而冲击强度则衡量材料在受到突然或剧烈的力量时抵抗和损失能量的能力。它用于需要材料承受冲击或突然力量的应用，例如防护装备和汽车部件。
此外，他们的协调 材料选择 是非常必要的，因为应用程序的某些区域可能会使用它们，因此一个属性比另一个属性更为突出。
树脂和 PLA 的典型用途
这种树脂广泛应用于对精度和细节要求较高的应用，如 PLA、3D 打印原型、牙科模型和珠宝制作。其光滑、环保的表面处理和制作复杂特征的能力使其成为医疗保健、工程和美术行业最受欢迎的材料。
功能原型、包装材料和消费品通常使用 PLA 开发。由于其可用性、生态友好性和有效的机械性能等优势，它被广泛应用于教育、产品开发的初始阶段和绿色技术。
哪种 3D 打印机更好：树脂还是长丝？
选择 3D 打印机时应牢记的因素
选择时必须考虑几个重要参数 树脂和细丝 3D 根据特定要求选择打印机。
- 打印质量和分辨率。 树脂打印机的精度更高，表面光滑度更高，适合制作更复杂的模型，如定制珠宝、牙科作品，甚至玩具屋配件。另一方面，虽然长丝打印机也能产生令人满意的效果，但它更适合制作更随意或结构性物体，这些物体不需要那么高的表面涂层。
- 材料选择和要求。 长丝打印机可以使用不同的材料：PLA、ABS、PETG 和某些柔性长丝，因此可以制造更广泛的功能和机械部件。另一方面，树脂打印机使用光聚合物树脂，虽然可以提供出色的细节和精度；但与化学成分相比，它确实存在一些复杂性和更仔细的后期处理。
- 它使用起来有多容易？ 虽然树脂打印机需要更高级的技能来控制树脂材料、生产后清洁以及实施适当的安全标准，但长丝打印机似乎很容易操作。因此，它们被强烈推荐为初学者的最佳入门工具，因为它们的使用只需要简单的说明并且价格便宜。
- 财务手段和可用性。 树脂打印机的耗材通常比长丝打印机更贵，因为树脂和其他预制后处理设备（如固化站）的成本较高。但是，从购买和长丝的可用性来看，FDM 打印机通常是最便宜的。
- 预期用途和功能。 3D 打印机的工作要求会影响 3D 打印机的选择。如果应用涉及原型设计、教学或功能部件，那么长丝打印机将最适合此目的，因为它效率高且非常灵活。然而，对于涉及艺术品或高质量最终产品的应用，树脂打印机是最佳选择，因为它们可以生成高精度和高清图像。
这些变量将有助于比较和选择最有效的应用技术，同时考虑质量、价格和用户友好性。
性能差异：树脂和线材
在性能评估中，树脂打印机比长丝打印机更胜一筹，因为它们表面光滑，可以轻松制作复杂且细节丰富的模型，将它们变成艺术作品或更精密的作品。缺点是，它们的后期制作过程需要大量清洁，并且无法调节固化，因为树脂打印机的打印速度往往较慢。
现在，长丝打印机更注重 3D 打印机的效率和速度，同时它们也被认为非常易于使用。首先，它们更适合耐用模型和功能较长的原型，但不能存放，因为它们没有树脂 3D 打印机的精细细节。但它们通过与各种塑料（包括 PLA、PETG 和 ABS）一起成型，具有机械性能，从而弥补了这一缺陷。
总之，选择树脂和长丝打印机取决于项目的要求，例如细节、强度和效率之间的平衡。
成本分析：比较树脂和长丝 3D 打印机的成本
工作时请保持警惕，因为与其他品牌（如 PLA）相比，转售 3D 打印机的价格总是很昂贵。这导致它们在分析成本时具有较高的生产成本。此外，我们可以看到入门级长丝打印机的起价为 200 至 500 美元，而对于中档型号，其构建体积和分辨率的质量可能会超过 1000 美元。与长丝打印机相比，使用芝加哥风格长丝的树脂打印机可能更贵，价格范围从 150 美元到 1000 美元不等。
线材的成本在每公斤 20 至 50 美元之间。同时，与以精细和精确著称的树脂打印机相比，打印机的维护并不繁琐。然而，树脂打印机更贵，每升 30 至 80 美元不等。它们还需要异丙醇和紫外线固化站等后处理材料，因此线材打印机是更经济实惠的选择。
树脂和 PLA 的局限性是什么？
具有阻力的 3D 打印
具有抗性的 3D 打印可能存在危险。第一种技术涉及使用树脂。它通常与皮肤刺激有关，需要个人在通风房间时穿着防护服和手套。酒精通常在工作完成后用作树脂印刷品的清洁剂，但酒精与水不相容，这使得整个过程繁琐且耗时。此外，当 SLA 树脂未完全固化时，必须处理少量浪费的资源，并且必须按照当地指导方针丢弃所有这些资源。与使用基于长丝的设备进行打印相比，3D 树脂打印的实用性有限。
使用 PLA 长丝的注意事项
大多数人喜欢用 PLA 作为 3D 打印线材，因为它无毒且易于使用，但它也有一些缺点。PLA 的抗拉强度低，弹性低，因此不适合需要高抗冲击性的应用。其次，耐热能力低，在 60°C 左右开始软化，因此这种线材不适用于高温应用。此外，如果 PLA 不在干燥环境中使用，它会因潮湿和紫外线照射而随时间降解，从而缩短其在户外使用的使用寿命。最后，尽管 PLA 在工业环境中很容易堆肥，但由于是天然生物聚合物，因此不易生物降解，这不可避免地使废物管理变得困难。
PLA 和树脂对环境的影响
需要分离和深入研究许多因素，以便分析师了解 PLA 的使用和处置，包括生产阶段。由于其成分来自甘蔗或玉米淀粉，PLA 可以粗略地定义为比石油基塑料更环保的生物塑料。然而，由于环境自愿向工业堆肥设施提供材料的情况很少，这限制了 PLA 的生物降解能力，这意味着它进入垃圾填埋场需要更长的时间才能分解。最后，就像其他塑料一样，生产这些材料的农业方法会影响碳足迹和土地使用。
相比之下，3D 打印中的光聚合物树脂会造成严重的环境问题。由于树脂是人造合成物质，因此不易分解或回收。其生产会消耗不可再生资源，而丝状材料的不当处理会造成污染。如果处理不当，液态树脂会对环境造成致命影响。总体而言，这两种材料在实现真正的可持续性方面都存在一定的障碍；然而，PLA 对环境的危害往往小于树脂。
树脂和 PLA：它们可以一起使用吗？
树脂和丝材：项目中的完美组合
可以将树脂和长丝（例如 PLA）组合在一起，这样可以将 3D 打印物体的功能性和装饰性元素混合在一起。这种技术通常采用两部分方法，其中较大的元素由 PLA 材料构建，而更复杂的细节或光滑区域则使用树脂添加。通常，这需要使用单独的打印机，FDM 打印机用于 PLA，SLA 打印机用于树脂，然后组装单独的部件。或者，特殊的 3D 打印材料粘合剂或 UV 固化树脂可以成功连接这些部件。必须准确考虑材料兼容性、适当的树脂固化时间和最终产品的强度等因素，才能成功集成。
集成 3D 打印方法的优势
当基于 FDM（熔融沉积成型）丝状材料的打印技术与 SLA（立体光刻）树脂打印机相结合时，会产生协同效应。这种多模态技术结合了所有方法的独特性，从而充分利用了所有单独的优势。例如，FDM 适用于创建耐用、实用的模型和更大的结构部件。同时，SLA 提供无与伦比的复杂性和光滑的表面，与复杂设计的细节相匹配。同时使用这些技术也可以节省成本，因为更便宜的丝状材料可用于制作体积更大的部件。同时，更精确且通常更昂贵的卢比可以留给高细节元素。这种方法还增加了单个项目中使用的材料的可区分属性，例如将 PLA 的柔韧性与树脂的不灵活性相结合，从而为各种工程、艺术和制造要求提供替代方案。
混合 3D 打印建模：制造技术的最佳综合
混合 3D 打印模型的一个引人注目的应用是用于生产功能性假肢的混合建模方法。假肢的耐用框架是使用 FDM 制成的。相比之下，手指关节或复杂连接器等对精度和精细加工要求较高的精细部件则使用 SLA 制造。这种混合技术是有益的，尤其是从性能和美学角度来看。
另一个应用领域是航空航天工程，其中轻质、坚固且无可挑剔的组件采用混合建模。主要承重结构可以用碳填充长丝通过 FDM 制造。同时，SLA 可以详细设计空气动力学形状或晶格设计，这对于最大限度地减轻头部重量至关重要。
建筑模型也与混合技术相得益彰。通常，FDM 也用于建造摩天大楼等大型建筑，在这些建筑中，速度和成本带来的投资回报是一个重要的考虑因素。同时，SLA 技术通过添加逼真的曲率、纹理或细节装饰来增强模型的真实感，这在演示中特别有用。
总之，上述示例证明了混合 3D 打印在不同学科中的功效，它可以帮助工程师和设计师提高性能、减少开支，同时保持任何领域特有的更精细的细节。
常见问题解答 (FAQs)
问：使用树脂进行 3D 打印的机器能打印出比 PLA 更坚固的结构吗？
答：在大多数情况下，在 3D 打印方面，树脂被认为比 PLA 更耐用。与 PLA 相比，树脂打印往往更加通用，并且具有更好的使用特性。柔软而坚韧的树脂配方有助于在打印特定物品时改善强度配方。是的，强度可能因所用树脂的具体类型而异。一些坚韧的树脂配方是专门开发的，具有比 PLA 和 PETG 等传统丝状材料更高的抗拉强度。
问：FDM 3D 打印机和树脂打印机之间最显著的区别是什么？
答：树脂打印机使用由液态树脂制成的固化层，并在固化过程中使用紫外线，而 FDM 3D 打印机则使用加热灯丝。FDM 打印机的材料通用性更强，尽管树脂打印机的分辨率和表面光洁度往往更高。FDM 3D 打印机和树脂打印机的工作和基本操作在打印操作、打印的后期干预和所用材料的操作方面存在很大差异。
问：树脂的层高与长丝 3D 打印的层高相比如何？
答：与基于长丝的 FDM 打印相比，树脂打印机的层高更高。大多数树脂打印的平均最低层高为 25 微米，而 FDM 3D 打印机的最低层高约为 100 微米。此外，层高的差异也带来了细节上的差异，树脂打印比 FDM 打印机更复杂。
问：为什么还要使用坚韧的树脂？既然有标准树脂，还需要使用坚韧的树脂吗？
答：据报道，韧性树脂具有标准树脂所不具备的许多优点。其中一些优点包括更高的抗冲击性和耐用性，使其更具柔韧性。这种树脂非常适合功能组件，因为它需要材料具有抗拉强度和抗应力能力。例如，Prusa Tough Resin 专门设计用于与 ABS 长丝竞争，同时保持树脂印刷的细节。
问：选择树脂与长丝 3D 打印机时应考虑哪些因素？
答：需要考虑的一些因素包括：1. 打印呈现的细节和图像质量 2. 打印部件的寿命和强度 3. 后期处理所需的时间和复杂程度 4. 种类和材料成本 5. 通风和打印机尺寸要求 6. 目标用途（原型设计、功能/机械部件或设计组件）7. 缺点（处理液态树脂而不是长丝）确定材料或成为 3D 打印特定目标关键字的一部分将有助于确定哪种打印机类型最适合您。
问：树脂和 FDM 3D 打印的打印过程有何不同？
答：相比之下，FDM 3D 使用加热后通过喷嘴的塑料丝，而基于树脂的 3D 打印则使用填充到桶中并在使用紫外线固化的同时分层的树脂液体。树脂打印机的设置更复杂，因为它需要将构建板完全浸入树脂中，而 FDM 只需要放置三维打印头。使用逻辑也更简单，因为树脂打印机依靠清洗和额外固化来去除剩余的树脂，而对于 FDM，只需一次喷洒即可清除。
问：使用树脂打印机时是否需要考虑额外的安全措施？
答：是的，使用树脂打印需要比 FDM 打印更多的安全措施。使用液态树脂时，使用丁腈手套和安全眼镜并在通风区域工作至关重要。未固化的树脂会刺激皮肤甚至眼睛，因此建议以适当的方式去除多余的树脂或清洁材料。处理 UV 树脂部件或任何其他化学品时，应始终遵循供应商提供的正确说明处理含有 UV 树脂或其他化学品的部件时，我始终建议遵循制造商的说明。
问：树脂打印机和长丝打印机哪个部件更坚固？
答：在强度测试中，到目前为止，使用树脂部件打印的部件与任何坚韧的树脂组合相比，其结果都比用 PLA 打印的部件更好，同时拉伸强度、抗冲击性和耐用性也更好。具体结果取决于所用树脂和 PLA 的组合以及打印部件的设计，因此物体的设计方式也会对其产生影响。然而，令我惊讶的是，虽然树脂总体上更坚固，但在某些应用中 PLA 仍然足够，而且通常更方便用户使用。
参考资料
- 标题: 用于 FDM 3D 打印的 PLA-石墨烯长丝的机械性能
- 关键日期：José C. Camargo 等人
- 发布日期：4月22，2019
- 主要发现: 本文研究了用于熔融沉积成型 (FDM) 3D 打印工艺的 PLA-石墨烯复合材料的特性。石墨烯加入复合材料中可显著提高其拉伸强度和拉伸模量。
- 研究方法：引文结果表明石墨烯对 PLA 有积极贡献。作者能够生产 PLA-石墨烯细丝并对其进行物理拉伸测试，证明了这一点。这些结果似乎也与不含任何添加剂的纯 EE91 医用级 PLA 相当，它们验证了 Bantoin 的发现（Camargo 等人，2019 年，第 1–21 页).
- 标题: 用于熔融沉积成型技术的 PLA 基复合材料的力学性能
- 关键日期：SM Lebedev 等人
- 发布日期：4月4，2018
- 主要发现：Prace koncentruje się na badaniu konstrukcyjnych właściwości mechanicznych kompozytów polimerowych na osnowie PLA, uwzględniając wpływ wielu procesów na ich klasy. Wysoko przetworzony 聚合物PLA 莫兹纳lepiej wytwarzać przy nieniu odpowiednich warunków procesowych。
- 研究方法：作者采用了一系列加工方法以及机械测试来评估复合材料的拉伸、弯曲和冲击强度(Lebedev 等，2018，第 511–518 页
- 标题: 熔融沉积成型增材制造 PLA 和 ABS 基结构的力学性能比较
- 关键日期：Koray Özsoy 等人
- 发布日期11月7，2021
- 主要发现：本文评估了基于 PLA 和 ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯）FDM 的结构的机械特性。结果表明，PLA 的拉伸强度通常比 ABS 更高，这使其适用于某些应用。
- 研究方法：作者使用这两种材料制作了样本，然后进行了拉伸、压缩和弯曲试验，以评估其机械特性(Özsoy 等人，2021 年)
- 标题: 红麻纤维非酸性化学处理对聚乳酸基复合材料物理力学性能的影响
- 关键日期：Ankit Manral 等人
- 发布日期：2016年3月28日
- 主要发现：研究重点是经过特定条件下化学处理的红麻纤维增强 PLA 复合材料。经过化学处理后，复合材料的强度（例如拉伸强度和弯曲强度）显著提高。经过化学处理的纤维超出了预期。
- 研究方法: 作者用醋酸钠改性红麻纤维，并将其混合到 PLA 中。他们进行了机械测试，以评估处理后性能的增强(Manral & Bajpai，2021 年，第 5709–5727 页)
- 标题: 3D 打印中使用的常见热塑性材料强度比较 – PLA、ABS 和 PET-G
- 关键日期：Beniamin Stecuła 等人
- 发布日期：19，2024
- 主要发现：本文对PLA、ABS、PET-G薄膜材料定制应变特性及压缩性能进行比较，对上述评估进行了补充。 结论表明，与前文所述的其他两种材料（ABS 和 PET-G）相比，在这三种材料中，PLA 表现出预期最高的拉伸强度。
- 研究方法：作者对每种材料打印的样品进行了拉伸测试，并对结果进行了统计分析，以进行比较(Stecuła 等人，2024 年).
- 3D印刷
- 聚乳酸
