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刚性树脂与柔性树脂:为您的原型寻找最佳肖氏硬度

简介:从坚如磐石到橡胶般的光谱

大家好,我是 Barry Zeng,一名制造工程师 YOVUTEK。我最常见的问题之一 柔性树脂 3D 打印 是:“它的柔韧性如何?它感觉像橡胶还是硬塑料?”答案在于肖氏硬度——衡量材料抗压痕能力的指标。在本指南中,我将解释 SLA 树脂的范围,从刚性(肖氏硬度 D 80-85)到柔性(肖氏硬度 A 30-80)再到弹性(肖氏硬度 A 00-30)。您将学习如何为原型选择合适的硬度:用于结构部件的刚性树脂、用于夹具和密封件的柔性树脂以及用于垫圈和柔软触感表面的弹性树脂。我还将分享一个案例研究,其中我们用 3D 打印柔性树脂部件替换了硅胶模具,从而节省了数周的交货时间。无论您是制作手机壳、医疗设备手柄还是软机器人执行器的原型,了解肖氏硬度都将帮助您选择最佳材料 柔性树脂 3D 打印.


第 1 章:什么是肖氏硬度?

肖氏硬度标尺
肖氏硬度标度 — 从刚性(肖氏 D)到软(肖氏 A 和 00)— 指南 柔性树脂 3D 打印 材料选择

肖氏硬度衡量材料的抗压痕能力。常见的有两种量表 柔性树脂 3D 打印:

  • 岸 D:适用于刚性至半刚性材料(类似塑料)。范围:30D(软塑料)至85D(硬塑料)。
  • A 岸:适用于柔性至橡胶类材料。范围:00(凝胶状)至 100A(非常坚硬的橡胶)。典型的柔性树脂:30A 至 80A。

数字越大意味着材料越硬。作为比较:汽车轮胎约为 70A,铅笔橡皮约为 40A,安全帽约为 75D。了解这些数字可以帮助您准确地指定您需要的内容。


第 2 章:刚性树脂(肖氏硬度 D 70-85)- 用于结构部件

刚性树脂是“标准”SLA 材料。它们坚硬、坚固且准确。典型肖氏硬度 D:75–85。这些不是 柔性树脂 3D 打印 材料——它们是相反的。使用刚性树脂用于:

  • 外壳和外壳。
  • 支架和结构支撑。
  • 夹具和固定装置。
  • 用于成型的母模。

硬质树脂的伸长率通常<5%。它们会折断而不是弯曲。如果您的原型需要在负载下保持形状,请选择刚性的。


第 3 章:柔性树脂(肖氏硬度 A 50–80)——橡胶般的触感

柔性树脂原型
柔性树脂 3D 打印 生产触感柔软的手柄、垫圈和包覆成型图案

柔性树脂是真正的弹性体——它们可以弯曲、拉伸并恢复形状。典型肖氏硬度 A:50–80。对于 柔性树脂 3D 打印,这些是主力。常见应用:

  • 触感柔软的握把 (肖氏硬度 A 60–80):手柄、工具握把、手机壳。
  • 垫圈和密封件 (肖氏硬度 A 50–70):压缩密封件、O 形圈替代品。
  • 包覆成型图案:在投资注塑工具之前测试适合性。
  • 减振器:灵活的安装座和衬套。

常用的柔性树脂:FormlabsFlexible 80A(肖氏硬度 80A)、LiqcreateFlexible-X(肖氏硬度 60A)和 Photocentric Flex(肖氏硬度 70A)。


第 4 章:弹性树脂(邵氏 A 30–50 / 邵氏 00)- 超软

弹性树脂甚至更软 — Shore A 30–50 或 Shore 00(凝胶状)。这些适用于需要高灵活性和低压缩形变的应用。对于 柔性树脂 3D 打印,弹性树脂突破了 SLA 的界限。

  • 软机器人执行器:可弯曲或膨胀的充气室。
  • 医疗模型:模拟软组织或血管。
  • 定制耳塞提示:符合耳道。
  • 可穿戴设备表带:舒适、对皮肤无害的材料。

弹性树脂的伸长率为150-300%,可反复拉伸而不撕裂。示例:Formlabs Elastic 50A(肖氏硬度 50A)、Liqcreate Rebound(肖氏硬度 35A)。


第 5 章:肖氏硬度对照表

材料类型肖氏硬度触感/柔韧性伸长率应用刚性树脂肖氏 D 75–85 硬、刚度 <5% 外壳、支架、夹具柔性树脂(坚固)肖氏 A 70–80 橡胶带/轮胎 50–100% 夹具、密封件、包覆成型柔性树脂(中)肖氏 A 50–70 硅胶烘烤mat100–150%垫片、减振器弹性树脂(软)邵氏A 30–50软糖/凝胶150–300%软机器人、医疗模型

第 6 章:如何选择合适的肖氏硬度

选择合适的硬度 柔性树脂 3D 打印 取决于你的原型的功能:

  • 它需要在负载下保持其形状吗? → 硬质树脂(肖氏 D)。
  • 是否需要抓住而不打滑? → 柔性树脂(肖氏硬度 A 60–80)。
  • 是否需要密封抗压? → 柔性树脂(肖氏硬度 A 50–70)。
  • 不拿一套就需要反复弯曲吗? → 弹性树脂(肖氏硬度 A 30–50)。
  • 它需要感觉像软硅胶吗? → 弹性树脂(邵氏 00)。

如有疑问,请订购样品套件。我们提供肖氏硬度样品集,以便您在进行完整打印之前感受到差异。


第 7 章:案例研究 - 采用柔性树脂的包覆成型原型

一家消费电子公司需要一款用于手持式扫描仪的软触式包覆成型件。传统工艺:注射成型刚性底座,然后用 TPE 包覆成型——耗时 12 周,模具费用为 15,000 美元。我们提出了一种替代方案:用标准树脂打印刚性底座,然后用 柔性树脂 3D 打印 (肖氏硬度 70A)并组装。原型在 3 天内就准备好了,价格为 300 美元。客户测试了人体工程学,验证了设计,然后致力于加工。这种混合方法节省了 11 周的开发时间。


第 8 章:柔性树脂的设计指南

设计用于 柔性树脂 3D 打印 与硬质树脂不同:

  • 添加大量的鱼片:尖角会集中应力并可能撕裂。
  • 支撑去除设计:柔性树脂更难打磨。将支撑物放置在非装饰表面上。
  • 避免薄壁(<0.8 毫米):薄的柔性壁太脆弱。
  • 考虑组装:柔性部件可以在刚性部件上折断或拉伸。采用过盈配合设计 (0.2–0.5 mm)。
  • 测试压缩形变:如果您的零件将被长时间压缩,请向树脂制造商索取压缩形变数据。

第 9 章:柔性树脂的局限性

同时 柔性树脂 3D 打印 虽强大,但也有局限性:

  • 撕裂强度较低:柔性树脂比模制硅胶或 TPE 更容易撕裂。不适用于高应力动态密封。
  • 成本较高:柔性树脂比标准树脂贵 2-3 倍。
  • 打印时间更长:柔性树脂需要较慢的剥离速度和较长的曝光时间。
  • 有限的温度范围:大多数柔性树脂在 60°C 以上会软化。

对于产量超过 1,000 个零件的情况,注塑 TPE 或硅胶可能更经济。


第 10 章:总结 – 肖氏硬度选择清单

  • ☐ 刚性(肖氏硬度 D 75–85):结构部件、外壳、支架。
  • 柔韧坚固(肖氏硬度 A 70–80):夹具、密封件、包覆成型图案。
  • ☐ 柔性介质(肖氏 A 50–70):垫圈、减振器、软手柄。
  • ☐ 弹性软体(肖氏硬度 A 30-50):软体机器人、医疗模型、可穿戴带。
  • 打印前索取样品套件以感受硬度。

结论:硬度与功能相匹配

为您的原型选择合适的肖氏硬度是将材料特性与功能相匹配。用于结构的刚性树脂、用于抓握和密封的柔性树脂、用于柔软和拉伸的弹性树脂。我们提供全系列的刚性、柔性和弹性树脂,用于 柔性树脂 3D 打印。将您的 CAD 文件和应用程序发送给我。我将在 24 小时内推荐最佳肖氏硬度、提供免费的 DFM 报告并为您的项目提供报价。让我们打印您需要的感觉。


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附:当您发送电子邮件时提及“肖氏硬度指南”,我将向您发送肖氏硬度样品套件申请表和材料数据表包。


曾巴里
YOVUTEK 高级制造工程师
(10 多年打印刚性、柔性和弹性树脂 — 从 Shore D 85 到 Shore A 30。让我帮助您选择合适的硬度。)

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