A impressão 3D, com sua tecnologia de fabricação única, nos permite produzir tipos de itens sem precedentes e reduzir custos, encurtar horas de trabalho e remover processos complexos para as empresas. A verdadeira vantagem da tecnologia de impressão 3D está em seus materiais de impressão, que podem muito bem imitar as propriedades mecânicas ou térmicas de materiais plásticos e metálicos, no entanto, este também é um dos principais motivos técnicos que atualmente restringem o desenvolvimento da impressão 3D.
Uma vez que a tecnologia de fabricação de impressão 3D mudou completamente a indústria de manufatura tradicional e os princípios, é uma subversão do modelo de manufatura tradicional, portanto, os materiais de impressão 3D se tornam o principal gargalo que limita o desenvolvimento da impressão 3D, mas também o ponto-chave e a dificuldade da impressão 3D inovação revolucionária, apenas para realizar mais desenvolvimento de novos materiais para expandir as áreas de aplicação da tecnologia de impressão 3D. Atualmente, os materiais de impressão 3D incluem principalmente materiais poliméricos, materiais metálicos, materiais cerâmicos e materiais compostos, etc.
Os materiais de impressão 3D são divididos principalmente em quatro tipos de materiais: polímeros para impressão 3D, materiais metálicos para impressão 3D, materiais cerâmicos para impressão 3D, materiais compostos para impressão 3D.
Os materiais de impressão 3D são uma base material importante para o desenvolvimento da tecnologia de impressão 3D e, até certo ponto, o desenvolvimento de materiais determina se a impressão 3D pode ter uma aplicação mais ampla. Atualmente, os materiais de impressão 3D incluem principalmente plásticos de engenharia, resinas fotossensíveis, materiais semelhantes a borracha, materiais metálicos e materiais cerâmicos, etc. Além disso, materiais de gesso colorido, pó de osso artificial, materiais biológicos celulares e materiais alimentícios, como açúcar granulado também são usado no campo da impressão 3D.
Os materiais poliméricos são divididos principalmente em plásticos de engenharia, bioplásticos, termofixos, resinas fotossensíveis, géis de polímero, etc.
Os materiais metálicos incluem principalmente metais ferrosos e não ferrosos.
Cerâmica e compósitos referem-se principalmente a materiais e compósitos cerâmicos.
Embora a maioria dos materiais usados para impressão 3D sejam plásticos, os materiais metálicos também têm seus usos exclusivos. A seguir, discutiremos vários materiais de metal comumente usados para impressão 3D.
O metal possui boas propriedades mecânicas e condutividade elétrica. Os materiais ferrosos incluem principalmente aço inoxidável e ligas de alta temperatura.
Aço inoxidável é a abreviatura de aço inoxidável resistente ao ácido, resistente ao ar, vapor, água e outros meios corrosivos fracos ou aço inoxidável denominado aço inoxidável; e será resistente à corrosão do meio quimicamente corrosivo (ácido, álcali, sal e outros produtos químicos lixiviados) do aço denominado aço resistente ao ácido. Devido às diferenças na composição química dos dois e sua resistência à corrosão é diferente, o aço inoxidável comum geralmente não é resistente à corrosão de meios químicos, enquanto o aço resistente a ácido é geralmente inoxidável.
O aço inoxidável é o material de impressão de metal mais barato e a superfície dos produtos de aço inoxidável de alta resistência produzidos pela impressão 3D é ligeiramente áspera e tem marcas. O aço inoxidável vem em uma variedade de superfícies brilhantes e fosco e é frequentemente usado para impressão 3D de joias, componentes funcionais e pequenas esculturas.
Ligas de alta temperatura têm excelente resistência a altas temperaturas, boa resistência à oxidação e resistência à corrosão térmica, boas propriedades de fadiga, tenacidade à fratura e outras propriedades abrangentes.
Ligas de alta temperatura se tornaram o principal material de impressão 3D para aplicações da indústria aeroespacial devido à sua alta resistência, estabilidade química, dificuldade de moldagem e processamento e alto custo dos processos de processamento tradicionais. Com a pesquisa de longo prazo e o desenvolvimento da tecnologia de impressão 3D, as peças de aeronaves fabricadas pela impressão 3D têm sido amplamente utilizadas devido ao seu processamento de horas-homem e vantagens de custo.
Metais não ferrosos, incluindo titânio, ligas de alumínio e magnésio, gálio, metais preciosos raros.
O titânio, que parece aço e tem uma translação clara prata-cinza, é um metal de transição que foi considerado um metal raro por algum tempo. O titânio não é um metal raro, é responsável por cerca de 0,42% do peso total da crosta terrestre, 16 vezes mais do que o total de cobre, níquel, chumbo e zinco. Ele ocupa o sétimo lugar no mundo dos metais, e há mais de 70 minerais que contêm titânio. O titânio tem alta resistência, baixa densidade, alta dureza, alto ponto de fusão e alta resistência à corrosão; o titânio de alta pureza tem boa plasticidade, mas torna-se quebradiço e duro quando impurezas estão presentes.
As peças de titânio feitas com a tecnologia de impressão 3D são muito fortes e precisas em tamanho, capazes de produzir o menor tamanho até 1 mm, e as propriedades mecânicas de suas peças são melhores do que o processo de forjamento. A Metalysis, sediada no Reino Unido, imprimiu com sucesso peças automotivas, como impulsores e turbocompressores, usando pós de titânio metálico. Além disso, os consumíveis de pó metálico de titânio na indústria automotiva, aeroespacial e de defesa de impressão 3D terão perspectivas de aplicação muito amplas.
Devido ao seu desempenho superior de peso leve e alta resistência, a liga de magnésio-alumínio tem sido usada em um grande número de aplicações nas necessidades de peso leve da indústria de manufatura, e não é exceção na tecnologia de impressão 3D, onde é uma alternativa material preferido pelos principais fabricantes.
Os produtos impressos em 3D estão se tornando cada vez mais influentes no mundo da moda. Os designers de joias em todo o mundo se beneficiam ao máximo da tecnologia de prototipagem rápida de impressão 3D como uma alternativa poderosa e conveniente a outros métodos de fabricação para a indústria criativa. No campo de materiais de impressão 3D de joias, comumente usados são ouro, prata esterlina, latão, etc.
O texto acima é sobre materiais de impressão 3D. A Shanghai Truer oferece uma ampla gama de pó de liga de titânio e titânio e alumínio de alta qualidade, pó de liga de alta temperatura, pó de liga refratário, pó de liga de ferro e alta entropia.
Additional FAQs: Classification of 4 Common Materials Used in 3D Printing
1) What are the four primary classes of 3D printing materials and their typical processes?
- Polymers (FDM/FFF, SLA/DLP, SLS), metals (LPBF/SLM, EBM, DED, MIM), ceramics (stereolithography slurries, binder jetting + sinter, robocasting), and composites (short/continuous fiber FFF, SLS-filled, photocomposites).
2) How should I choose between polymer vs. metal for functional parts?
- Start from the use case: polymers for moderate strength, chemical resistance, and cost efficiency; metals for high temperature, structural loads, and fatigue. Consider certification needs (aerospace/medical) and total cost including post-processing.
3) What role do particle size and morphology play for metal and ceramic powders?
- Spherical, narrow PSD powders improve flowability, packing, and density in powder-bed processes. Irregular particles can boost green strength in binder systems but may reduce flow and cause surface roughness.
4) Are composites just “filled plastics,” or can they match metal performance?
- Fiber-reinforced composites (e.g., CF-PEEK, CF-nylon, continuous carbon fiber) can rival aluminum in stiffness-to-weight for specific designs. However, temperature limits and through-thickness strength still trail most metals.
5) What safety considerations differ across the four classes?
- Polymers: VOCs/particulates from thermoplastics and resins (use enclosures and filtration). Metals: fine powders are reactive—use grounding, inert handling, and PPE. Ceramics: respirable silica/oxide dust control. Composites: fiber dust and resin handling; observe MSDS/SDS for each material.
2025 Industry Trends: Material Classification Focus
- Metals: Surge in aluminum and copper alloy qualifications for EV thermal components; broader availability of beta-titanium and high-γ′ Ni superalloys.
- Polymers: Growth of ESD-safe, flame-retardant UL 94 V-0 grades for factory tooling; bio-based and recycled filament share rises.
- Ceramics: Increased adoption of alumina and zirconia for dental and semiconductor fixtures with automated debind/sinter workflows.
- Composites: Wider use of continuous fiber for lightweight jigs and end-of-arm tooling; better interlayer adhesion with plasma-assisted FFF.
2025 Material Snapshot by Class (Indicative, global)
| Class | Representative Grades (2025) | Common Processes | Typical Part Strength/Temp | Cost Range (Material Only) |
|---|---|---|---|---|
| Polímeros | PA12, PA11, PETG, ABS, PC, PEEK, PEKK, ESD/FR blends | FDM/FFF, SLS, SLA/DLP | 40–100 MPa tensile; up to 250–300°C (PEEK/PEKK) | $20–$350/kg |
| Metais | 316L, 17-4PH, Ti-6Al-4V, IN718, AlSi10Mg, CuCrZr | LPBF/SLM, EBM, DED, Binder Jet + Sinter | 400–1300 MPa tensile; 200–700°C service | $60–$300/kg (pre-alloyed powders) |
| Cerâmica | Al2O3, ZrO2, Si3N4, SiC (R&D) | SLA-slurry, Binder Jet + Sinter, Robocasting | High hardness; >1000°C | $80–$500/kg (slurries/powders) |
| Compostos | CF/GF-PA, CF-PEEK, filled-PA12, photocomposites | FFF (short/continuous fiber), SLS, SLA | Up to 150–300 MPa (directional); 120–250°C | $50–$600/kg |
Additional indicators:
- Qualified AM metal alloys grew from ~35 (2022) to ~60+ (2025), led by aluminum, copper, and beta-Ti.
- Recycled polymer feedstock share in FFF/SLS surpasses 15% in 2025 for tooling and consumer goods.
- Dental zirconia AM volumes up ~18% YoY due to automated CAM-to-sinter pipelines.
Sources:
- ASTM/ISO AM standards catalogs: https://www.astm.org and https://www.iso.org
- Wohlers/ContextAM market briefs (industry reports)
- FDA/EMA guidance for medical AM materials: https://www.fda.gov and https://www.ema.europa.eu
- NIST AM Bench and materials datasets: https://www.nist.gov/ambench
Latest Research Cases
Case Study 1: CF-PEEK Composite Brackets for Aerospace Interiors (2025)
Background: An aerospace tier-1 sought metal replacement for cabin brackets to reduce weight while meeting flammability and strength specs.
Solution: Printed continuous carbon fiber reinforced PEEK using heated-chamber FFF; optimized layup with topology optimization; applied plasma surface treatment for bonding.
Results: 42% weight reduction vs. machined aluminum, maintained factor of safety >1.5, passed FAR 25.853 flammability; cost down 18% at 200-unit batches.
Case Study 2: Binder Jetting of 316L with Recycled Powder Fraction (2024)
Background: An industrial OEM aimed to lower powder costs and waste in stainless steel production parts.
Solution: Introduced 20% recycled -20/+45 µm fraction blended with virgin powder; tuned debind and sinter curves and applied post-HIP for critical parts.
Results: Achieved 98.5–99.3% relative density, yield strength within 3% of all-virgin baseline, material cost reduced 14%, no increase in dimensional nonconformance over 1,200 parts.
Expert Opinions
- Dr. Karla J. Boehm, Materials Scientist, NIST
- Viewpoint: “Powder morphology and oxygen/nitrogen control are now as decisive as alloy choice for metal AM, particularly when comparing classifications across polymers, metals, and ceramics.”
- Prof. Filippo Berto, Chair of Fracture Mechanics, Norwegian University of Science and Technology (NTNU)
- Viewpoint: “For composite AM, interlaminar fracture and load-path design dominate; continuous fiber steering unlocks metal-like stiffness-to-weight in targeted regions.”
- Sarah Goehrke, AM Industry Analyst
- Viewpoint: “In 2025, buyers are classifying materials not only by base chemistry but by certification pathway—UL, FDA, aerospace AMS—because qualification cost defines ROI as much as raw material price.”
Practical Tools and Resources
- ISO/ASTM 52900 and 52907: AM fundamentals and metal powder feedstock specs. https://www.iso.org
- ASTM F42 and D20 committees: Standards for polymers, metals, and composites in AM. https://www.astm.org
- MPIF design guides for metal powders and sintering. https://www.mpif.org
- OSHA/NIOSH guidance for polymer, metal, and ceramic powder safety. https://www.osha.gov and https://www.cdc.gov/niosh
- MatWeb materials database for datasheets across the four classes. https://www.matweb.com
- Senvol Database for AM materials and machine-process compatibility. https://senvol.com
- NIST AM-Bench measurement science resources and datasets. https://www.nist.gov/ambench
- UL 94 and FAR 25.853 references for flame and smoke toxicity for polymer/composite applications. https://www.ul.com
Last updated: 2025-08-25
Changelog: Added 5 FAQs tailored to the four material classes; inserted 2025 trend table and indicators; provided two recent case studies; included expert opinions; compiled practical tools/resources with authoritative links
Next review date & triggers: 2026-02-01 or earlier if major AM materials standards (ASTM/ISO) update, new FDA/UL certifications impact classifications, or market data shows >10% shift in alloy/polymer adoption mix
