3D baskı, benzersiz üretim teknolojisiyle, daha önce görülmemiş türde ürünler üretmemize ve maliyetleri düşürmemize, çalışma saatlerini kısaltmamıza ve şirketler için karmaşık süreçleri ortadan kaldırmamıza olanak tanıyor. 3D baskı teknolojisinin gerçek avantajı, plastik ve metal malzemelerin mekanik veya termal özelliklerini iyi bir şekilde taklit edebilen baskı malzemelerinde yatmaktadır, ancak bu aynı zamanda şu anda 3D baskının gelişimini kısıtlayan önemli bir teknik nedendir.
3D baskı üretim teknolojisi geleneksel imalat endüstrisini ve ilkelerini tamamen değiştirdiğinden, geleneksel üretim modelinin bir yıkımıdır, bu nedenle 3D baskı malzemeleri, 3D baskının gelişimini sınırlayan ana darboğaz haline gelir, aynı zamanda 3D baskı atılımının kilit noktası ve zorluğu yenilik, yalnızca 3D baskı teknolojisinin uygulama alanlarını genişletmek için daha fazla yeni malzeme geliştirme gerçekleştirmek. Şu anda, 3D baskı malzemeleri esas olarak polimer malzemeler, metal malzemeler, seramik malzemeler ve kompozit malzemeler vb.
3D baskı malzemeleri temel olarak dört çeşit malzemeye ayrılmıştır: 3D baskı polimerleri, 3D baskı metal malzemeleri, 3D baskı seramik malzemeleri, 3D baskı kompozit malzemeleri.
3D baskı malzemeleri, 3D baskı teknolojisinin gelişimi için önemli bir malzeme temelidir ve bir dereceye kadar, malzemelerin geliştirilmesi 3D baskının daha geniş bir uygulamaya sahip olup olamayacağını belirler. Şu anda, 3D baskı malzemeleri temel olarak mühendislik plastikleri, ışığa duyarlı reçineler, kauçuk benzeri malzemeler, metal malzemeler ve seramik malzemeler vb. Ayrıca renkli alçı malzemeleri, yapay kemik tozu, hücresel biyolojik malzemeler ve toz şeker gibi gıda malzemeleri de 3D baskı alanında kullanılmaktadır.
Polimerik malzemeler temel olarak mühendislik plastikleri, biyoplastikler, termosetler, ışığa duyarlı reçineler, polimer jeller vb. olarak ayrılır.
Metal malzemeler temel olarak demir ve demir dışı metalleri içerir.
Seramik ve kompozitler temel olarak seramik malzemeler ve kompozitler anlamına gelmektedir.
3D baskı için kullanılan malzemelerin çoğu plastik olmasına rağmen, metal malzemelerin de kendine özgü kullanımları vardır. Daha sonra 3D baskı için yaygın olarak kullanılan birkaç metal malzemeyi tartışacağız.
Metal iyi mekanik özelliklere ve elektrik iletkenliğine sahiptir. Demirli malzemeler temel olarak paslanmaz çelik ve yüksek sıcaklık alaşımlarını içerir.
Paslanmaz Çelik, paslanmaz aside dayanıklı çeliğin kısaltmasıdır, hava, buhar, su ve diğer zayıf korozif ortamlara dayanıklı veya paslanmaz çelik olarak adlandırılan paslanmaz çelik; ve aside dayanıklı çelik olarak adlandırılan çeliğin kimyasal olarak korozif ortam (asit, alkali, tuz ve diğer kimyasal liç) korozyonuna dayanıklı olacaktır. İkisinin kimyasal bileşimindeki farklılıklar ve korozyon dirençlerinin farklı olması nedeniyle, sıradan paslanmaz çelik genellikle kimyasal ortam korozyonuna karşı dirençli değildir, aside dayanıklı çelik ise genellikle paslanmazdır.
Paslanmaz çelik en ucuz metal baskı malzemesidir ve 3D baskı ile üretilen yüksek mukavemetli paslanmaz çelik ürünlerin yüzeyi hafif pürüzlüdür ve çukurlara sahiptir. Paslanmaz çelik çeşitli parlak ve buzlu yüzeylerde gelir ve genellikle mücevherlerin, fonksiyonel bileşenlerin ve küçük heykellerin 3D baskısı için kullanılır.
Yüksek sıcaklık alaşımları mükemmel yüksek sıcaklık mukavemetine, iyi oksidasyon direncine ve termal korozyon direncine, iyi yorulma özelliklerine, kırılma tokluğuna ve diğer kapsamlı özelliklere sahiptir.
Yüksek sıcaklık alaşımları, yüksek mukavemetleri, kimyasal stabiliteleri, kalıplama ve işlemedeki zorlukları ve geleneksel işleme süreçlerinin yüksek maliyeti nedeniyle havacılık ve uzay endüstrisi uygulamaları için ana 3D baskı malzemesi haline gelmiştir. Uzun vadeli araştırma ve 3D baskı teknolojisinin daha da geliştirilmesiyle, 3D baskı ile üretilen uçak parçaları, işleme adam-saatleri ve maliyet avantajları nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır.
Titanyum, alüminyum ve magnezyum alaşımları, galyum, nadir değerli metaller dahil olmak üzere demir dışı metaller.
Çeliğe benzeyen ve gümüş-gri bir ışık çevirisine sahip olan titanyum, bir süredir nadir bir metal olduğu düşünülen bir geçiş metalidir. Titanyum nadir bir metal değildir, yerkabuğundaki toplam ağırlığın yaklaşık %0,42'sini oluşturur, bakır, nikel, kurşun ve çinkonun toplamından 16 kat daha fazladır. Metaller dünyasında yedinci sırada yer alır ve titanyum içeren 70'ten fazla mineral vardır. Titanyum yüksek mukavemete, düşük yoğunluğa, yüksek sertliğe, yüksek erime noktasına ve yüksek korozyon direncine sahiptir; yüksek saflıkta titanyum iyi plastisiteye sahiptir, ancak safsızlıklar mevcut olduğunda kırılgan ve sert hale gelir.
3D baskı teknolojisi kullanılarak üretilen titanyum parçalar çok güçlü ve hassas boyutlara sahiptir, 1 mm'ye kadar en küçük boyutu üretebilir ve parçalarının mekanik özellikleri dövme işleminden daha iyidir. İngiltere merkezli Metalysis, titanyum metal tozları kullanarak pervaneler ve turboşarjlar gibi otomotiv parçalarını başarıyla basmıştır. Buna ek olarak, 3D baskı otomotiv, havacılık ve savunma sanayinde titanyum metal tozu sarf malzemeleri çok geniş bir uygulama alanına sahip olacaktır.
Hafiflik ve yüksek mukavemet konusundaki üstün performansı nedeniyle magnezyum-alüminyum alaşımı, imalat endüstrisinin hafiflik ihtiyaçlarında çok sayıda uygulamada kullanılmıştır ve büyük üreticiler tarafından tercih edilen alternatif bir malzeme olduğu 3D baskı teknolojisinde de bir istisna değildir.
3D baskılı ürünler moda dünyasında giderek daha etkili hale geliyor. Dünyanın dört bir yanındaki mücevher tasarımcıları, yaratıcı endüstri için diğer üretim yöntemlerine güçlü ve kullanışlı bir alternatif olarak 3D baskı hızlı prototipleme teknolojisinden en iyi şekilde yararlanıyor. Mücevher 3D baskı malzemeleri alanında yaygın olarak kullanılanlar altın, som gümüş, pirinç vb.
Yukarıdakiler 3D baskı malzemeleri hakkındadır. Shanghai Truer, çok çeşitli yüksek kaliteli titanyum ve titanyum alüminyum alaşım tozu, yüksek sıcaklık alaşım tozu, refrakter alaşım tozu, demir bazlı ve yüksek entropi alaşım tozu sağlar.
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) |
|---|---|---|---|---|
| Polimerler | 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 |
| Metaller | 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) |
| Seramikler | Al2O3, ZrO2, Si3N4, SiC (R&D) | SLA-slurry, Binder Jet + Sinter, Robocasting | High hardness; >1000°C | $80–$500/kg (slurries/powders) |
| Kompozitler | 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
