创客之选|最走心的3D打印耗材评测 

3D打印技术 /[测评]
2017-06-21 20:14
为什么别人的作品是这样的!
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而我打印出来却是这样的…T_T…
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有过3D打印经验的人可能会说是打印机参数没调好,打印过程中出了意外等等原因,可经过实验菌多次测试以后,简直是太simple太naïve了。出问题的并不是打印机,而是常常被忽略的打印耗材。
3D打印这几年挺火,但一直缺少行业标准。几千到几万的打印机,稳定性都没有保证,会不会出问题完全靠人品。
不过网上关于3D打印机的排行与评测已经非常多,多多少少都为购买者提供了参考。但3D打印耗材作为非常重要的原料,价格从20~500元/千克不等,跨度非常大,其质量水准一直遭到忽视。实际上,不同的耗材在相同的打印机配置下打印出来的作品,其颜色、强度、精度等属性都不尽相同。尤其是强度差异,常常导致在其它地方正常运行的3D模型,自己打印出来后却面临散架的风险。

所以这次创客之选,实验菌将会从淘宝中挑选6家价格不同的打印耗材进行评测,看看质量和价格是否成正比。

实验菌选了哪种3D打印线?
这次实验菌选择的3D打印线是直径1.75mm的白色PLA。
聚乳酸(PLA)和树脂(ABS)是最常应用在熔融沉积(FDM)3D打印机的两种材料,其中PLA由于无毒环保最为流行。
而且根据打印机参数的不同,一般3D打印线会分为1.75mm和3.00mm两种直径。

实验菌选了哪几家?
淘宝上搜“3D打印耗材”,会找到超过100页的选择,销量从3位数到1位数。实验菌从“回头客多的店里搜”中挑选出销量排名前四的店,这四家店没有自己的3D打印机品牌,只销售3D打印线材,价格也是偏低的。另外挑选了两家拥有自主3D打印机品牌的厂家,价格也是略高。具体数据请参考下面的表格:
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购买截图(天色旗舰店和兰博旗舰店现已调价至47元/千克,但不知质量有否提升):
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补充说明:针对于不同机型,3D打印耗材又分为近端机耗材和远端机耗材,近端机耗材的粘度略大。经过询问卖家,A到D的耗材并没有对此进行区分,E和F耗材都是远端机耗材。为什么PLA的属性和价格会有差距?

先来介绍一下PLA的定义吧:
聚乳酸(PLA)使用可再生的植物资源(如玉米和甘蔗)所提出的淀粉原料制成,具有良好的生物可降解性,使用后能被自然界中微生物在特定条件下完全降解,最终生成二氧化碳和水,不污染环境。

PLA作为3D打印材料时,没有ABS那样刺鼻的气味,也不会遇冷收缩而翘边,打印出的强度和精度都不错。
但是纯PLA在室温下属于硬而脆的材料,伸长率低,十分容易断裂。特别是有缺口的地方更经不住冲击,所以我们所购买的PLA打印耗材都是经过添加改性剂,对其经过增韧增塑改性过后的。除了品牌溢价,由于每家添加的改性剂不同,配比不同,这也就是影响价格的主要因素。比如不良商贩为了降低成本,会掺入大量的玉米淀粉,使改性后的PLA更加易碎。

实验菌邀请了哪些大咖帮助评测?
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姚雅莉
台湾3DP乐园创新应用教育创办人,3D打印教育先行者,活跃于两岸的3D打印教育界。志力于“3D打印技术在生活上的创新应用及创作”,开发一系列3D打印的创新创作课程。
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何超
超级贝勒何,青少年3D打印科普讲师,青少年3D打印课程规划师。先后服务总计超过440场3D科普教学,学生1.5万人。北京太尔时代创酷营外聘专家,北京昌平十五中等30多所院校特邀课程顾问。

实验菌将会检测什么?
会从外观、打印效果、强度和流动性4个方向来进行检测。
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姚雅莉如果是我,我会分为四大部分:第一是线材的简单介绍说明,第二是有关品质影响因子有哪些,第三是线材的好坏基本如何看,第四是实验看看。何超为了保证公平,测试的打印机参数和切片参数都保持一致。

外观密封
上面提过PLA主要成分是植物淀粉,与空气中的水接触久了会变粗,甚至分解,所以一般包装都会真空密封。
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这是6盒PLA线材拆除包装后的样子,其中天色旗舰店(A),兰博旗舰店(B),炫亮旗舰店(C)的密封效果非常好,包装袋完全贴住线材,没有一丝漏气;绘威旗舰店(D)密封保持还行,但有一丝漏气;创想三维(E)和太尔时代(F)的包装密封完全失去了效果,内部充满了空气。
虽然绘威旗舰店(D)和创想三维(E)密封不好,但是打开包装后,线材表面会附着一层塑料膜隔绝空气。
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形状
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从6卷线中随机截取一段线,测量了一下直径,都在1.70-1.75mm之间,误差并不大。但是如上图,实验菌尽量拉直每段线后,天色旗舰店(A),兰博旗舰店(B),炫亮旗舰店(C)的PLA依然弯曲的厉害,作为价格较高的创想三维(E)也有一定的弯曲。在后来打印这些线材的过程中,线的弯曲程度并没有明显的影响,但可能对于某些其它的3D打印机,会遇到进线不畅,堵头,甚至断线的风险。
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颜色
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拆封后,把6卷线并列排开,虽然订购时都是白色PLA,但是到手后有明显的颜色差异。PLA本色是类似绘威旗舰店(D)的透明色,商家会添加染色剂与PLA混合达到染色的效果。所以每家染色的配方不同,也导致最后颜色的差异。天色旗舰店(A)的白色有点发蓝,兰博旗舰店(B)是乳白色,炫亮旗舰店(C)最贴近于白色的标准色,绘威旗舰店(D)不知道是不是发错货了,发成了本色透明的PLA。创想三维(E)和太尔时代(F)也更贴近于透明的本色,但是创想三维(E)比较亮一点。
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这是打印后作品的颜色对比图。有的作品单纯从颜色看起来比较廉价,所以如果对打印作品有展示需求,要多尝试些颜色。
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打印效果
为了检测打印后的效果,实验菌特地3D建了上面碉堡的模型。模型底侧用来检测表面是否平整,岩石花纹来检查细纹打印是否清晰,凹凸面将会检测弧度打印的精度。
天色旗舰店(A)的表面颗粒杂质较多,分层明显,打印精度较差。上端凸面的连接处有打印丝露在外面,没有很好的从平面过度到弧面。
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兰博旗舰店(B)的表面颗粒杂质非常多,极其不平整,表面甚至会有坑陷,打印精度很差。上端凸面几乎有一半面积都有打印丝外露,弧面打印效果差。
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炫亮旗舰店(C)表面有少量颗粒杂质,分层不明显,表面精度不错,但依然有粗糙的感觉。上端凸面的连接处也有打印丝外露,弧面打印效果较差。
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绘威旗舰店(D)表面有少量颗粒杂质,但分层不明显,表面精度不错。上端凸面没有打印丝外露,弧面打印效果不错。
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创想三维(E)表面没有颗粒杂质,分层十分不明显,表面平整,精度非常高。但上端凸面的连接处有少量打印丝外露,弧面打印效果一般。
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太尔时代(F)表面有少量颗粒杂质,分层十分不明显,表面平整,精度较高。上端凸面的连接处几乎没有打印丝外露,弧面打印效果好。
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姚雅莉
造成表面颗粒,分层明显的因素有很多,最容易出现在“很黏”的线材上。如果有条件可以用在近端列印的打印机,如果没有可以把参数流量降低,打印出来效果会好很多。

强度
如开头所说,PLA属于硬而脆的材料,十分容易断裂,特别是有缺口的地方更经不住冲击。所以实验菌在碉堡模型上端设计了一圈城墙,用来检测垂直结构的强度。每一片城墙的厚度从0.5mm到4.00mm以0.5mm的厚度递增。实验菌将会从最薄的城墙开始掰,看看直到哪个厚度的城墙掰不动为止,依此检测不同PLA线材打印垂直结构的强度。
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A-F从左到右依次排开,实验菌都是徒手掰的T_T。
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具体结果请看下面的表格:
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流动性
PLA是流动性比较强的3D打印耗材,所以在打印机喷头空走时会有少量融化的PLA流出,形成拉丝。
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降低打印温度,和调整打印机回抽参数可以有效降低拉丝现象,但同样不可忽视的是打印耗材的不同。所以在姚雅莉老师的建议下,实验菌又补充了拉丝这项实验。
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兰博旗舰店(B)打印出来有几根比较粗的拉丝在外,绘威旗舰店(D)打印出来拉丝非常多。虽然图中不明显,创想三维(E)也打印出来不少絮状的拉丝,太尔时代(F)也有几少量絮状拉丝。
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总结
表面精度和强度一般是最重要的要素,权重最高。拉丝和弧面精度跟打印部件的形状有关,影响面积也不大,所以权重略低。包装和形状的差异在打印过程中并没有太大影响,所以权重最低。价格更主要跟个人购买力相关,所以就不放入评价体系中,每个人根据打印情况,选择合适的打印耗材就可以了。
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天色旗舰店:价格属于最低的档次,但颜色偏蓝,和标准色差异较大,精度不高,表面颗粒较多,分层明显,打印出来有廉价感,强度也不高。虽然便宜,但是对于价格比它只高十几元的打印耗材,打印效果却有明显提高,故不推荐。

兰博旗舰店:价格属于最低的档次,颜色偏黄,比天色旗舰店打印效果还差。但强度高,如果有需要打印不露在外面,但需要承受压力的部件可以考虑。
炫亮旗舰店:价格中档,外观和精度比起上两家有明显提升,强度也比较高,故推荐。

绘威旗舰店:价格中档,但由于邮寄过来的颜色接近于半透明,精度用肉眼很难准确评估,但不差于炫亮旗舰店的打印耗材。强度一般,价格略低,拉丝情况较为严重,如打印中空结构较少的构件可以考虑。

创想三维:价格中上,表面精度较高,强度一般,如果需要打印不需要受力的摆件,可以考虑。
太尔时代:价格昂贵,但精度和强度的确是其中最高,打印特定物件可以考虑。

实验菌结语从上面的评测的确可以看出,价格偏高的3D打印耗材在打印精度和打印强度上会有所保证,并各有所长。所以在选购3D打印机和调整参数之余,也要针对需要打印的结构,多多尝试不同品牌的3D打印耗材。毕竟打印出自己满意的效果,是每个3D打印者最开心的事情。

姚雅莉 一般自家有打印机品牌的打印耗材是专门给自家打印机设计的,比如评测中的创想三维和太尔时代都是针对自家打印机参数设计的。所以应用在其它打印机上,可能效果不如在本品牌机上使用。
何超 着色效果也是一个很好的评测点,下次评测可以加进去。
来源:果壳空间
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