进阶 3D 打印耗材：除了 PLA 和 PETG 之外的 15 种功能性材料

简介

如果您主要使用 PLA、PETG 和偶尔的 TPU 进行打印，那么您就错过了正在迅速扩展的专业耗材世界。在过去的一年中，制造商发布了超过 15 种新型功能性材料，每种材料都旨在解决标准耗材无法应对的特定工程挑战。本指南涵盖了这些进阶材料中最实用且易于获取的种类，解释了每种材料的优势、打印方法以及哪些项目最能从其独特性能中受益。

HIPS：高抗冲聚苯乙烯

HIPS 在耗材领域占据着不同寻常的地位。它具有与 ABS 或 ASA 相当的抗冲击性和化学耐久性，但产生的烟雾明显较少，因此适用于没有完善通风设备的打印机。该材料可抵抗多种碱、醇、酸、油和油脂，并提供出色的介电强度，这意味着它能承受电气击穿而不失效。

来自 Fillamentum 等制造商的食品级变体可承受高达 95 摄氏度的温度，从而开启了在厨房环境中的应用。该材料还具有哑光饰面，而不是许多替代品所具有的光泽外观，许多用户认为这在美学上更具吸引力。HIPS 传统上被用作 PETG 或 PLA 的可溶性支撑材料，因为它在丙酮中会软化，并在 d-limonene 中完全溶解，但其功能性应用远不止于支撑。用于消防设备、电气外壳和厨房组件的定制支架都受益于 HIPS 的韧性和热稳定性。由于会产生烟雾，因此需要封闭式打印机，但与工程级替代品相比，其成本仍然非常实惠。

PCTG：聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯

PCTG 是 PETG 的改良版，具有显著更高的韧性、耐热性和耐化学性。它还能更有效地抵抗紫外线降解，并表现出比标准 PETG 更高的透明度。最值得注意的是，PCTG 的吸湿率要低得多，从而减少了对繁琐干燥流程的需求。该材料在开放式 3D 打印机上的打印效果与 PETG 一样容易，市场上许多高速 PETG 配方实际上可能是重新贴牌的 PCTG。从机械性能上看，PCTG 适用于对冲击强度或光学透明度有要求的应用，且打印过程无需除 PETG 用户已知知识之外的特殊设备或技术。

PEBA：聚醚嵌段酰胺

PEBA 在机械性能上与 TPU 和 TPE 有本质区别。PEBA 不会通过逐渐变形来吸收冲击，而是几乎瞬间反弹，以最小的损耗回馈能量。这种特性反映了 Pebax（一种用于高端跑鞋的 PEBA 商标名）的行为。该材料即使在极冷的温度下也能保持柔韧，在数百万次循环中抗疲劳，并且触感舒适。打印 PEBA 需要保持耗材干燥并减少耗材路径上的摩擦，这与 TPU 类似，尽管 PEBA 的打印温度通常略低且速度更快。

PEBA 在垫圈、减震部件、可穿戴组件、柔韧机械连杆以及任何需要反复弯曲而不撕裂的应用中表现出色。过去仅限于 Fillamentum 等尖端品牌，现在 Siraya Tech 和 SYNBOTRON 等制造商也提供 PEBA，扩大了颜色和硬度选择。

PEBA Air 和 TPU Air：发泡弹性体

PEBA Air 和 TPU Air 结合了热敏发泡剂，在打印过程中会膨胀，从而可以通过温度控制来调节硬度。例如，Siraya Tech 的 PEBA Air 可以根据打印温度达到 70A 到 90A 的邵氏硬度。发泡效果还降低了挤出倍率，这意味着在较高温度下从喷嘴出来的材料更少。填充密度和壁厚数量进一步影响最终硬度。

在具备柔性耗材打印能力的打印机上打印这些材料非常简单，尽管减少线轴和耗材路径上的摩擦仍然至关重要。主要挑战在于调整挤出倍率和打印速度。由于 PEBA Air 的重量比标准 PEBA 轻 40%，因此所得部件对于某些应用来说可能太轻，需要进行设计修改。EVA 泡沫的外观和质感在 Gridfinity 插件、保护壳衬里和工具收纳盒等应用中具有独特的视觉效果，且触感高级。TPU Air 在标准 TPU 和 PEBA Air 之间提供了一个折中方案：比 PEBA Air 更致密，层间附着力更好，但能量回馈没那么强，使其成为软触感握把和手柄的理想选择，在需要舒适感且无需弹簧般回弹效果的情况下非常适用。

Morphlex：可变硬度柔性耗材

BIQU 的 Morphlex 通过与发泡材料不同的机制实现了可变硬度。该耗材以 90A 邵氏硬度通过挤出机，以便在标准设备上轻松打印，但从喷嘴出来时变为 70A，变得明显更柔韧。这种设计专门针对鞋类打印，其中挤出后的柔韧性至关重要。打印 Morphlex 需要减少耗材路径上的摩擦，尽管没有耗材旁通的标准打印机在安装轴承线轴滚轮后也可以处理它。

尼龙和复合材料

Fishy Filament PA6 尼龙

Fishy Filament 是 Fishy Filament 与 Fillamentum 的合作项目，使用 100% 回收渔网制造 PA6 尼龙。每个线轴可减少约 200 克二氧化碳当量的排放，环境影响比原生尼龙低 98%。现有两种变体：用于柔韧性和抗冲击性的 Porthcurno，以及添加碳纤维以提高刚度和抗蠕变性的 OrCA。像所有尼龙一样，这种材料适用于车间的工程应用，特别是需要刚性和耐用性的支架、相机配件和三脚架组件。

PETG-PTFE：减摩复合材料

Fiberlogy 的 PETG-PTFE 将 10% 的 PTFE（特氟龙）混合到标准 PETG 中，创造出一种能在其他表面和材料上顺滑滑动的材料。尽管 PTFE 以难以附着在任何物体上而闻名，但 Fiberlogy 成功地将其整合到这种复合材料中。该材料对于减少机械轮毂和滑动组件中的摩擦非常宝贵，在这些地方标准 PETG 会导致卡滞。应用包括任何部件必须在彼此之间或外部表面上自由移动的机构。

抗菌 CPE：银纳米颗粒复合材料

Fiberlogy 的抗菌 CPE 将银纳米颗粒掺入共聚酯基材中，创造出一种能杀死多种细菌的材料。该耗材适用于任何暴露于微生物生长的应用：厨房组件、实验室设备、公共空间固定装置和共享工具。该材料在打印特性上与标准 PETG 相似，同时增加了抗菌性能。

磁性 PETG：磁性复合材料

Prusa Research 的磁性 PETG 将标准 PETG 与 40% 的磁铁矿结合，创造出一种能对磁场产生反应的材料。该耗材是为开关、电位器和感应线圈等工业应用而开发的，但爱好者可以将其用于任何需要磁响应而无需嵌入磁铁的设计。该材料非常重，在需要重量时很有用。请注意，家用设备无法使该材料永久磁化，因此它对外部磁场产生反应，而不是成为永久磁铁。

耐热聚合物

Fibreheart ABS HT：快速打印高温 ABS

Siraya Tech 的 Fibreheart ABS HT 专为速度和耐热性而设计，可承受高达 101 摄氏度的温度。该材料的打印速度比标准 ABS 快得多，同时保持了发动机舱、仪表板组件和加热 3D 打印机腔体内部件所需的高温性能。它保留了 ABS 的强度和刚度，同时缩短了打印时间。

PLA-HT：高温 PLA

Polymaker 的 PLA-HT 代表了易用型高温打印的重大进步。该材料可处理高达 150 摄氏度的温度，性能优于聚碳酸酯和 ASA 等更奇特的聚合物。它像标准 PLA 一样在开放式 3D 打印机上打印，无需封闭式腔体，使没有高级设备的用户也能使用。通过退火进行可选的后处理可最大限度地提高性能。应用包括打印平台冷却架、耐热固定装置以及任何需要热稳定性而又没有 ABS 烟雾和翘曲问题的组件。

PLA-HT-GF：玻璃纤维增强高温 PLA

Polymaker 的 PLA-HT-GF 将 PLA-HT 的高温能力与玻璃纤维增强材料相结合，在保持哑光饰面的同时增加了刚度和尺寸稳定性。该材料有电动工具品牌颜色，使其在视觉上独具特色。玻璃纤维增强增加了刚度，且没有碳纤维的导电性问题。

耐极高温工程聚合物

PPS-TF：含特氟龙的聚苯硫醚

yxpolymer 的 PPS-TF（含特氟龙的聚苯硫醚）常被误认为是高性能尼龙，但实际上是一种独特的工程聚合物。该材料以惊人的一致性抵抗化学品、热量、火焰和紫外线降解。它坚固、抗收缩且价格合理，但打印存在重大挑战。对打印表面的附着力需要 Magigoo 的 Super Grip 等专用配方，并且加热腔体至关重要。Prusa Core ONE L 等高级打印机上的主动管理对流加热效果良好，但在打印过程中打开腔体会导致立即层间剥离。一旦成功打印，PPS-TF 在需要耐化学性和耐热性或阻燃性至关重要的应用中表现出色。

PPA-CF：碳纤维增强聚邻苯二甲酰胺

Siraya Tech 的 PPA-CF 将增强聚邻苯二甲酰胺（一种高温尼龙变体）与碳纤维相结合，可处理 190 至 230 摄氏度的温度。该材料异常坚韧且刚硬，尽管对于大多数爱好者应用来说有些过剩。汽车升级、竞速无人机和产生极端热量的电动玩具都受益于 PPA-CF 的强度和热稳定性组合。每公斤线轴价格约为 54 美元，它仍然比下一级极端材料更实惠。

PPS-CF：极端性能碳纤维复合材料

Siraya Tech 的 PPS-CF 代表了大多数消费级 3D 打印机所能合理处理的最极端耗材。它可抵抗高达 240 摄氏度的热量，提供接近铝的刚度，并表现出卓越的耐化学性、湿度稳定性和阻燃性。该材料比 PPA-CF 稍脆，但在几乎所有其他指标上都优于它。对于爱好者来说，PPS-CF 对大多数项目来说确实有些过剩，但它保证了部件永远不会破裂、变形、溶解或着火。成本很高，但它仍然比购买 CNC 机器以获得同等耐用性要便宜。

PPS-GF：玻璃纤维增强聚苯硫醚

对于寻求耐极高温性能但又不想承担 PPS-CF 成本的用户，Polymaker 和 Siraya Tech 都提供 PPS-GF。权衡与 ASA-CF 和 ASA-GF 之间的权衡类似：玻璃纤维提供的刚度和耐温性低于碳纤维，但它是非导电的，并有灰色等较浅颜色可选。该材料通常比 PPS-CF 便宜 15% 到 30%，使其成为在选择最极端选项之前的一个实用垫脚石。

结论

耗材领域已大幅扩展，为几乎所有工程挑战提供了解决方案。从用于经济耐用性的 HIPS 开始，到柔性发泡材料、尼龙复合材料和耐极高温聚合物，每种材料类型都解决了标准 PLA 和 PETG 无法应对的特定问题。在这些进阶材料上取得成功需要了解其打印要求，从柔性耗材的摩擦减少到工程聚合物的加热腔体。从符合您打印机能力和项目实际需求的材料开始，随着经验的增长，再扩展到更专业的选项。学习这些材料的投入将在部件性能、耐用性以及处理以前用标准耗材无法完成的项目方面获得回报。