土法深度測評工業(yè)級3D打印耗材，結(jié)果竟然沒有翻車

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AM易道深度測評

有讀者問：

你們打算拿什么設(shè)備測Polymaker的工業(yè)級耗材？

我們回復(fù)：熱風(fēng)槍、丁烷噴槍、酒精燈、泡沫小球、毛巾、表面電阻測試儀、幾根皮筋，外加一臺拓竹H2D。

對方沉默了三秒。

AM易道幾乎沒有什么專業(yè)測評設(shè)備，這事得先交代清楚。

但我們想驗(yàn)證的問題其實(shí)很樸素：

這些參數(shù)漂亮的工業(yè)耗材，中小企業(yè)沒有專業(yè)設(shè)備能不能驗(yàn)證？

桌面級打印機(jī)真的打得動(dòng)嗎？官方說的那些性能是否靠譜？

測試對象是3D打印耗材龍頭之一Polymaker家Fiberon產(chǎn)品線的兩員新將:

PA612-ESD抗靜電尼龍和PPS-GF20玻纖增強(qiáng)聚苯硫醚。

前者盯著電子半導(dǎo)體靜電防護(hù)，后者用友好的價(jià)格逼近PEEK的耐高溫表現(xiàn)。

測完之后得說，意外的是不是翻車，恰恰相反。

這些土辦法測出來的結(jié)果，夠看。

這讓我們維持了對于Polymaker這個(gè)優(yōu)秀品牌的高信賴。

這兩款材料到底在解決什么問題

動(dòng)手之前我們先搞明白了一件事：Polymaker為什么要做這兩款材料？

PA612-ESD的故事得從傳統(tǒng)ESD耗材的老毛病說起。

抗靜電這事本身不難，往塑料里加導(dǎo)電填料就行，炭黑、導(dǎo)電纖維都是常見選擇。

問題在于加少了不達(dá)標(biāo)，加多了打印件表面往外掉黑粉。

普通車間可能無所謂，但半導(dǎo)體工廠的潔凈環(huán)境里，掉粉等于事故。

Polymaker的解法是碳納米管配合10%碳纖維，表面電阻穩(wěn)定在10?–10? Ω/sq。

基材選PA612而不是常見的PA6或PA66，因?yàn)镻A612吸水性降低50%以上，打完尺寸更穩(wěn)。

這個(gè)配方思路我們認(rèn)為比較清晰：既要導(dǎo)電填料分散均勻不析出，又要基材本身少吸水不變形。

PPS-GF20的邏輯完全是另一條路。

它瞄準(zhǔn)的是個(gè)老大難問題：需要耐高溫、阻燃、耐腐蝕的場景，傳統(tǒng)選項(xiàng)是PEEK或PEI。

但PEEK之類材料好是好，就是貴。

而且不光耗材貴，還得配專業(yè)高溫打印機(jī)，門檻疊門檻。

PPS聚苯硫醚本身是個(gè)狠角色，200℃以下幾乎找不到能溶解它的溶劑，天生UL94 V0阻燃。

Polymaker往里加了20%玻璃纖維做增強(qiáng)，熱變形溫度直接干到230℃以上。

這里有個(gè)細(xì)節(jié)值得注意：為什么用玻纖不用碳纖？因?yàn)樘祭w維導(dǎo)電，玻纖絕緣。

這個(gè)選擇決定了PPS-GF20能用在射頻穿透、高壓電氣這些碳纖材料碰不了的場景。

兩款材料定位涇渭分明，一個(gè)解決靜電防護(hù)和潔凈度的兩難，一個(gè)解決高性能和高門檻的矛盾。

搞清楚這些，后面的測試我們盡量能做到有的放矢。

PA612-ESD：泡沫球不會(huì)說謊
最直觀的測試先來。

打印兩根一樣規(guī)格的圓棒，一根黑色PA612-ESD，一根灰色普通PLA做對照。

毛巾摩擦之后分別靠近泡沫小球。

PLA圓棒瞬間吸了一堆，PA612-ESD面前的小球紋絲不動(dòng)。

這測試看著兒戲，但驗(yàn)證的是抗靜電最核心的能力：靜電耗散。

PLA是絕緣體，摩擦產(chǎn)生的電荷導(dǎo)不走，自然會(huì)吸附輕質(zhì)物體。

PA612-ESD表面電阻處于靜電耗散區(qū)間，電荷慢慢釋放，積累不到能產(chǎn)生吸附力的程度。

抗靜電這事，泡沫球比數(shù)據(jù)表更直觀。

數(shù)據(jù)也得有。

我們打印了25cm×25cm的大面積薄板（首先驗(yàn)證了首層打印的成功），模擬工業(yè)場景的大尺寸零件。

表面電阻測試儀一測，PA612-ESD各區(qū)域穩(wěn)定在10?-10?Ω的靜電耗散區(qū)間，和官方標(biāo)稱基本吻合，分布均勻，沒有局部失效的情況。

接下來是我們最關(guān)心的：潔凈度。

用潔凈紙巾反復(fù)擦PA612-ESD打印件表面，然后仔細(xì)看紙巾：

干干凈凈，沒有黑色粉末，沒有雜質(zhì)。

這說明導(dǎo)電填料確實(shí)分散均勻、結(jié)合牢固，不會(huì)在使用中析出。

對半導(dǎo)體、電子制造這些對潔凈度有硬要求的行業(yè)來說，這一點(diǎn)是能不能用的分水嶺。

耐溫測試?yán)^續(xù)簡單粗暴。

打了根10mm×2mm×160mm的扁條，熱風(fēng)槍伺候。

160℃時(shí)輕微形變，加到200℃也沒有明顯軟化或斷裂。

官方標(biāo)稱熱變形溫度157℃（0.45MPa），實(shí)測對得上。

這個(gè)耐溫能力意味著焊錫夾具、電子設(shè)備裝配這些有溫度要求的場景，它能扛。

打印本身沒什么波折。

官方推薦參數(shù)280-300℃噴嘴、40-50℃熱床，直接用就行。

進(jìn)料順暢，沒堵頭，打印件表面光滑，尺寸精度高，裝配也很順利。

錫紙內(nèi)袋加紙質(zhì)料盤的包裝對防潮有幫助，PA612雖然比PA6吸水性低很多，存放時(shí)還是注意保持干燥為好。

有一點(diǎn)必須提醒：含碳纖維的材料必須用硬化鋼噴嘴，黃銅噴嘴撐不了幾卷。

別問我們是怎么知道的。

PPS-GF20：噴火槍驗(yàn)阻燃

這款材料的看點(diǎn)更多，我們給它的測試項(xiàng)目也多一些。

先說打印性。310-350℃噴嘴溫度，80-90℃熱床，這溫度要求確實(shí)比一般材料高，但H2D跑下來沒問題。

全程進(jìn)料均勻，沒異味，沒堵頭，也沒出現(xiàn)玻纖團(tuán)聚的情況。

優(yōu)秀的桌面級打印機(jī)能穩(wěn)定駕馭。

耐溫測試，同樣規(guī)格的扁條，直接火烤依然十分堅(jiān)挺。

下圖灰色是PPSGF，紅色對照組的常規(guī)PETG。

官方數(shù)據(jù)說經(jīng)過130℃退火后熱變形溫度能到236.3℃（0.45MPa），我們的土法測試在材料沒有退火的情況下驗(yàn)證至少都超過了200℃。

真要追求極限耐溫，按官方建議做退火處理就是。

阻燃測試用了對比法。

分別點(diǎn)燃PPS-GF20和PETG的絲材，差距一目了然：

對比組的PETG（紅色樣條）點(diǎn)著之后火勢不小，而且滴落的熔融物繼續(xù)燃燒，在實(shí)際應(yīng)用中這是很大的安全隱患。

而灰色樣條的PPS-GF20呢？

離火即滅，絲毫沒有滴落，UL94 V0的阻燃目測表現(xiàn)名副其實(shí)。

這種阻燃性是PPS基材天生的，不用額外加阻燃劑。

而絕緣性能是PPS-GF20相對碳纖維材料的核心優(yōu)勢。

2mm厚的打印件擊穿電壓12.1kV（換算后介電強(qiáng)度6.05 kV/mm），介電常數(shù)2.71@1MHz。

這數(shù)據(jù)意味著高壓電氣結(jié)構(gòu)件、絕緣夾具這類場景完全能用，而且在高頻應(yīng)用中表現(xiàn)穩(wěn)定。換成碳纖維增強(qiáng)材料，這些場景想都別想。

耗材同樣需要硬化鋼噴嘴，黃銅的磨損會(huì)很快。

PPS-GF20：皮筋測試剛性

剛性測試我們用了個(gè)土得掉渣但較為直觀的辦法。

把PPS-GF20（灰色）和PETG（紅色）分別打印成同規(guī)格樣條，用兩根一樣的橡皮筋固定在相同位置，一端固定，另一端同時(shí)往后拉。

結(jié)果肉眼可見：

同樣的力道下，PPS-GF20只是微微彎了個(gè)弧度，PETG已經(jīng)彎成了蝦。

這測試放專業(yè)實(shí)驗(yàn)室可能會(huì)被笑，但勝在直觀，20%玻纖增強(qiáng)帶來的剛性提升，不用看數(shù)據(jù)表也能感受到。

PPS-GF20：正面硬剛馬口鐵易拉罐這個(gè)強(qiáng)度誰與爭鋒

剛性驗(yàn)證完，接下來驗(yàn)證實(shí)戰(zhàn)強(qiáng)度。光看數(shù)據(jù)有點(diǎn)干，來點(diǎn)刺激的。

正好手邊有個(gè)剛喝完的易拉罐，我們用PPS-GF20打印了一根尖頭棍，就是那種隨身攜帶應(yīng)對突發(fā)狀況的小工具。

這東西關(guān)鍵時(shí)刻要是掉鏈子，后果不堪設(shè)想。

那就拿易拉罐試試它的硬度。

三，二，一，破。

馬口鐵被擊穿，酷棍毫發(fā)無損。

4552MPa的楊氏模量不是寫著玩的。

由PPSGF-20打印的酷棍則毫發(fā)無損，令人印象極其深刻。

馬口鐵認(rèn)輸，酷棍完勝。

PPS-GF20：不但常溫夠硬更是烈火英雄

常溫夠硬，高溫呢？

我們用PPS-GF20和PETG分別打印了同規(guī)格的掛鉤，尾環(huán)拴上皮筋施加拉力，然后架在酒精燈上烤。

這個(gè)測試模擬的是高溫受力環(huán)境下的穩(wěn)定性，比如發(fā)動(dòng)機(jī)周邊零件、工業(yè)烘道支架這類場景，零件不光要耐得住溫度，還得在溫度下保持結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

結(jié)果沒什么懸念，PETG（紅色）的掛鉤開始軟化下垂的時(shí)候，PPS-GF20（灰色）還紋絲不動(dòng)。

這個(gè)拍攝角度可能顯得我們偏袒PPS-GF20，但實(shí)際上我們多次測試的結(jié)果是沒有任何懸念的。

選型指南：別買錯(cuò)了，兩款材料定位不同，買錯(cuò)就是浪費(fèi)

PA612-ESD的主場在這里：

電子和半導(dǎo)體行業(yè)的ESD防護(hù)是它的絕對領(lǐng)地。

芯片托盤、電子元件外殼、PCB存儲(chǔ)盒、焊錫夾具、流水線配件，這些場景既要靜電防護(hù)又不能掉粉污染，PA612-ESD幾乎是量身定做。

精密零件制造也適合。PA612低吸水的特性讓打印后尺寸穩(wěn)定，不容易因?yàn)榄h(huán)境濕度變化出現(xiàn)形變，對裝配精度有要求的場景很友好。

157℃的熱變形溫度覆蓋大多數(shù)電子制造場景。

但要注意一點(diǎn)，PA612-ESD沒有通過UL94 V0阻燃認(rèn)證。需要阻燃的場景，它不是正確答案。

PPS-GF20的主場在這里：

高溫環(huán)境是它的絕對優(yōu)勢區(qū)。

烤箱配件、發(fā)動(dòng)機(jī)周邊零件、工業(yè)烘道支架、熱源周邊結(jié)構(gòu)件，這些需要在200℃以上長期工作的場景，以前要么上PEEK要么上PEI，現(xiàn)在PPS-GF20提供了一個(gè)成本低、打印門檻也低的替代選項(xiàng)。

高危和腐蝕環(huán)境也是它的菜。

化工設(shè)備配件、有明火風(fēng)險(xiǎn)的車間結(jié)構(gòu)件、需要耐酸堿耐油的零件，UL94 V0阻燃加上出色的化學(xué)穩(wěn)定性，復(fù)雜工況它扛得住。

絕緣特性是相對碳纖維材料的獨(dú)特優(yōu)勢。

高壓電氣夾具、5G基站結(jié)構(gòu)件、ADAS傳感器外殼、無人機(jī)機(jī)身這類需要射頻穿透或電氣絕緣的應(yīng)用，碳纖維材料做不了，PPS-GF20能做。

但也得承認(rèn)，玻纖增強(qiáng)雖然改善了PPS的脆性，韌性跟碳纖維材料比還是弱一些。有沖擊載荷的場景需要謹(jǐn)慎評估。

兩款材料都必須用硬化鋼噴嘴，這點(diǎn)再強(qiáng)調(diào)一遍。

土法測評的底氣和勇氣
關(guān)于測試方法這件事。
專業(yè)設(shè)備當(dāng)然好，但專業(yè)設(shè)備測出來的往往是標(biāo)準(zhǔn)試樣、標(biāo)準(zhǔn)條件下的理想值。

對實(shí)際用戶來說，更實(shí)在的問題是：我的打印機(jī)能不能用？我的應(yīng)用場景表現(xiàn)如何？

用打火機(jī)測阻燃、用泡沫球測抗靜電、用熱風(fēng)槍測耐溫、用臺鉗測強(qiáng)度，這些方法確實(shí)土，但驗(yàn)證的恰恰是材料在真實(shí)條件下的表現(xiàn)。

土法測試結(jié)果跟官方材料所呈現(xiàn)的預(yù)期咬得緊，反而讓人對這材料更有信心。

關(guān)于工業(yè)級材料民主化這件事。

PA612-ESD和PPS-GF20代表的其實(shí)是一個(gè)趨勢，把高性能材料的門檻往下拉。

以前想用工業(yè)級耗材，要么價(jià)格勸退，要么設(shè)備勸退，要么兩個(gè)一起勸退。

現(xiàn)在三四千的桌面機(jī)配合幾十美元的Fiberon耗材，就能打出熱變形溫度超230℃、UL94 V0阻燃的零件，或者打出不掉粉、耐157℃的ESD零件。

對中小企業(yè)和個(gè)人用戶來說，工業(yè)級零件制造的可能性確實(shí)被拓寬了。

不是每個(gè)需要耐高溫的場景都必須上PEEK，不是每個(gè)需要抗靜電的應(yīng)用都必須忍受掉粉。

當(dāng)然沒有完美材料，只有合適的材料。選型緊扣實(shí)際需求，才是正道。

如果在耗材選型、打印應(yīng)用、評測結(jié)果上有疑問，評論區(qū)見。

也歡迎吐槽我們的評測方法或提供更多更土的方法。

提前祝各位讀者元旦快樂。

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