您无法使用家用 FDM 打印机制作安全的咖啡杯。没有可供消费者/爱好者使用的可印刷热塑性塑料可以可靠且安全地盛装咖啡/茶温度饮料。

尽管某些塑料乍一看似乎在机械上是合适的，但将热塑性塑料用于高温服务仍存在长期问题。当温度接近聚合物的玻璃点时，材料在负载下变得更弱且尺寸稳定性降低。例如，以下是一些 Stratasys ABS 强度与温度的测试数据：

即使塑料能在几次使用中幸存下来，它也可能随着时间的推移而蠕变和翘曲。这可能没问题，具体取决于您的需求！以前人们已经用 ABS 打印过工作咖啡杯。对于“工作”的某些定义，您可以打印一个工作咖啡杯。它只是无法达到人们通常对热饮料容器所期望的寿命和可靠性水平。（想象一下，如果手柄断裂并将滚烫的液体倒在您的膝盖上。）尤其是 PLA，由于它具有以非常低的伸长率蠕变到最终失效的异常能力，因此特别容易突然失效。

还有一个问题是，任何 FDM 打印部件对于重复食品服务使用是否安全。一次性使用（例如一次性饼干刀）可能完全没问题，但重复使用会带来额外的问题，因为 FDM 部件是多孔的。它们包含微小的空隙/颗粒结构，非常适合捕获食物残渣和保护细菌。在这方面，每个 FDM 部件都类似于旧的、有划痕的木制砧板。它们很难有效地消毒。高温洗碗机循环可以完成这项工作，但这会对热塑性塑料施加显着的热应力。

这是我在打印部件中拍摄的一个示例显微照片（所有线都以相同的方式对齐以突出显示形状）：

除非使用仔细的打印设置，否则这些空隙也会导致液体泄漏。多周长过度挤压或进行某种印后密封可以制造防水零件。这并不难，只是需要一些实验。

还有相当多的轶事证据表明，来自亚洲的大部分廉价灯丝都充满了令人讨厌的有毒物质，这些物质可能会渗入热饮中。铅、锶和镉等重金属通常作为加工助剂、颜料出现在热塑性塑料中，或者只是来自不道德的公司通过将它们混合成用于出口的深色长丝来处理工业灰烬。在这方面，美国制造和欧盟制造的长丝似乎更好。

现在基本问题已经解决了……以下是您可能想尝试的特定材料的细分：

• 用于 3D 打印的PLA混合物会在与热饮料接触时几乎立即软化并失效。（它们含有 FDM 长丝特有的熔体降低剂和粘度调节剂以及聚合物分子量，其性能与注塑成型的 PLA 产品不同。）可以对 PLA 进行退火以承受更高的温度，因为这会增加聚合物的结晶度，因此使其更耐热。然而，这是高度实验性的，结果会因灯丝供应商、颜色/颜料和所使用的退火工艺而有很大差异。即使是经过退火处理的 PLA 也不太可能在非常热的饮料和洗碗机中长期使用。
• ABS在热饮温度下会变得相当脆弱。它可能会使用一段时间，但非常脆弱，会随着非常热的饮料或在高温洗碗机中慢慢蠕变。ABS 在许多情况下被批准用于食品用途，尽管很多人认为，但热饮料不是批准的用途之一。
• PET混合物在化学上是一个不错的选择——汽水瓶是 PET——但通常玻璃点在 70-75C 左右，因此在热饮温度下会变弱或完全失效。询问混合到 PET 中的内容也很重要。例如，PETG 是“乙二醇改性的”，但长丝供应商没有分享任何有关此的详细信息，也没有透露它如何影响聚合物的浸出行为。
• 大多数尼龙会在极低的温度下（可能为 50-55C，具体取决于共混物）在负载下蠕变。尼龙也会受到酸的侵蚀，会吸收咖啡中的污渍和气味。尼龙在遇水时也往往会显着膨胀/收缩，因此即使是冷饮服务，尼龙部件的机械配合和一般形状也可能不够稳定。由于工作温度高，Taulman 的 910 可能是热饮服务的理想选择，但从长远来看，咖啡暴露引起的酸侵蚀可能仍然是一个问题。值得一试。
• 聚碳酸酯即使在沸水中也具有热稳定性，因此在机械上它很好，但 PC 会将 BPA（制造过程中剩下的单体之一）浸出到热液体中。
• Ultem 和 PEEK 等高温异国情调无法由消费者/业余爱好者打印机以咖啡杯所需的尺寸进行打印。除非您有用于加热构建室的烤箱，否则它们只是翘曲太多。

总之，您可以通过 FDM 打印制作一个工作咖啡杯，但这不是一个好主意。3D 打印咖啡杯的最佳选择是订购从在线服务机构打印的陶瓷。