談到3D打印擠出工藝，我們常常想到的是使用線材的熔融沉積成型（FDM）或熔融長絲制造（FFF）技術。但是，請不要忽視線材實際上是由顆粒制成的。實際上，可以直接使用原材料進行打印，這種技術被稱為熔融顆粒制造（FGF），它正在帶來新的制造可能性。

FGF（熔融顆粒制造）技術，又稱顆粒3D打印，在工業(yè)制造領域正變得越來越受歡迎。與傳統(tǒng)的FDM/FFF技術相比，直接使用塑料顆粒進行打印具有很多優(yōu)勢。本文將探討顆粒3D打印技術，詳述其工作原理，優(yōu)點和限制，并介紹用于顆粒制造的設備。

工作原理

實際上，使用顆粒進行打印與常見的FDM/FFF 3D打印具有相同的工作原理。不同之處在于顆粒3D打印需要一種特殊的擠出機，其關鍵組成部分是螺桿。這類似于傳統(tǒng)塑料擠出和注塑成型中使用的螺桿和機筒技術。

螺桿在機筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)，將塑料顆粒從料斗輸送到噴嘴。擠出機通常具有多個加熱區(qū)，將塑料熔化成均勻的熔融體，并保持恒定的溫度和流量以實現(xiàn)一致的擠出。在螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的壓力下，熔融材料通過噴嘴被擠出到打印平臺上。

優(yōu)點與缺點

傳統(tǒng)的3D打印線材需要通過原材料的加熱會降低其性能——加熱越多，降解越嚴重。為了減少這種降解，必須添加添加劑。因此，結(jié)果與初始材料存在很大差異。然而，直接使用顆粒材料可以避免這些變化，使用戶能夠繞過這些降解，并更接近于注塑成型中使用的塑料的化學和物理特性。

此外，F(xiàn)GF技術還有以下優(yōu)勢：

材料選擇廣泛：FGF可使用多種類型的熔融顆粒材料，包括塑料、金屬和陶瓷，甚至可以通過組合不同顆粒制造定制復合塑料。

打印速度更快：由于顆粒擠出機具有較大的加熱區(qū)和寬口徑噴嘴，與FDM/FFF相比材料吞吐量可能高出近100倍。顆粒打印機具有更快的打印速度和更高的吞吐量，在打印大型零件時具有明顯優(yōu)勢。

更具成本效益：FGF使用顆粒材料，與線材相比，材料成本要低得多，因為它不再需要經(jīng)過額外的加工處理。據(jù)估算，采用顆粒材料每公斤打印成本可降低65%至90%。

適用范圍更廣：材料多樣性和高速打印為用戶提供更廣泛的材料選擇，以滿足不同應用需求。FGF廣泛應用于工業(yè)制造領域，如原型制作、定制零部件生產(chǎn)、工具和夾具制造等。

更環(huán)?？沙掷m(xù)：除使用原始顆粒原料外，F(xiàn)GF技術還可以使用回收材料進行打印，從而顯著減少甚至消除塑料廢物，有益于環(huán)境保護。失敗的打印件或支撐結(jié)構(gòu)可以被粉碎并再次用于打印。

除了這些優(yōu)勢外，該技術也存在局限性。顆粒3D打印更適用于中到大型零件尺寸，不適合制造精細細節(jié)，同時也不適合打印復雜幾何形狀的零件；另外由于沒有回抽功能，可能導致材料滲漏。

設備

顆粒3D打印機最初主要是大型機械臂結(jié)構(gòu)，后面延申到了三角洲和龍門架等多種機型。目前，這種技術主要以工業(yè)級3D打印機為主，桌面級顆粒3D打印機較為少見。

創(chuàng)想三帝（創(chuàng)想三維的子公司）曾推出名為G5的桌面級顆粒3D打印機，后來又推出了工業(yè)級顆粒3D打印機G12，其打印尺寸更大。

從功能性來看，市場上的大多數(shù)顆粒3D打印機主要使用單一顆粒進料系統(tǒng)進行打印，例如一邁科技推出的FAST JET 1500，其尺寸長寬高均達到1.5米，擠出溫度高達500℃。

同時，也有一些機器能夠兼容顆粒擠出和線材擠出，甚至混合顆粒/線材擠出。例如，3D Systems推出的EXT Titan Pellet系列顆粒3D打印機可以兼容數(shù)百種顆粒材料和數(shù)十種線材材料。

另外，一些機器不僅僅用于打印，還集成了CNC加工工藝，實現(xiàn)了增減材一體化。酷鷹科技推出的五軸增減材一體機（BGAM）就是其中之一，能夠?qū)崿F(xiàn)10米級工件的一體化生產(chǎn)。

除了專注于3D打印的設備廠商外，一些傳統(tǒng)的工業(yè)巨頭也對顆粒3D打印表現(xiàn)出濃厚的興趣。例如，愛普生在2022年3月正式推出了新型的工業(yè)顆粒擠出3D打印機，適用于各種顆粒材料。同年6月，博世工業(yè)增材制造（BIAM）發(fā)布了名為MVP的顆粒3D打印機。

而德國的阿博格公司多年前就推出了基于顆粒料擠出的Freeformer系列3D打印機。此外，國產(chǎn)注塑機行業(yè)的龍頭公司伊之密也在2020年推出了SpaceA系列工業(yè)顆粒3D打印機。

也有一些顆粒3D打印機，除了可以打印包括工業(yè)聚合物、熱塑性塑料、混合復合顆粒以及再生塑料等，甚至可以處理金屬注射成型中使用的金屬顆粒。

如果不想購買新的顆粒3D打印機，還有一種選擇，就是購買單獨的顆粒擠出機進行設備升級。例如，Dyze Design推出的Pulsar大型高流量塑料顆粒擠出機，具備三區(qū)加熱和防滲機制，吞吐量達到2.5kg/h，可以與3D打印機或機械臂配合使用。

應用

顆粒3D打印技術在工業(yè)制造領域具有廣泛應用前景，盡管存在一些限制，但其優(yōu)勢使其成為大規(guī)模制造和批量生產(chǎn)中的有力選擇。例如，在航空航天、汽車、船舶、模具、雕塑等領域，顆粒3D打印技術都能夠帶來巨大的益處。此外，家具和室內(nèi)設計師也可以通過顆粒3D打印技術實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，同時降低成本。

有一些實際應用案例進一步展示了顆粒3D打印的環(huán)境效益。例如，在2020年東京奧運會的頒獎典禮中，98個領獎臺都是3D打印的。這些領獎臺由日本超過2000個地點回收的24.5噸塑料制成，體現(xiàn)了顆粒3D打印在大型活動中的可持續(xù)應用。

此外，成都龍泉驛區(qū)驛馬河公園的“流云橋”也是顆粒3D打印的成功應用案例之一。這座橋長66.8米，其中3D打印部分長21.58米，寬8米，高2.68米。通過顆粒3D打印技術和高分子ASA+20%玻璃纖維定制材料，成功地制造了橋面，與鋼骨架疊合，實現(xiàn)了類似一般鋼結(jié)構(gòu)人行橋的承重能力。

與傳統(tǒng)的FDM/FFF制造相比，顆粒3D打印技術在工業(yè)制造中具有諸多優(yōu)勢。大規(guī)模和批量生產(chǎn)變得更加高效，顆粒3D打印允許多樣化的顆粒選擇，同時能夠使用定制和回收材料進行打印，為未來提供了廣闊的前景。

談到3D打印擠出工藝，我們常常想到的是使用線材的熔融沉積成型（FDM）或熔融長絲制造（FFF）技術。但是，請不要忽視線材實際上是由顆粒制成的。實際上，可以直接使用原材料進行打印，這種技術被稱為熔融顆粒制造（FGF），它正在帶來新的制造可能性。

FGF（熔融顆粒制造）技術，又稱顆粒3D打印，在工業(yè)制造領域正變得越來越受歡迎。與傳統(tǒng)的FDM/FFF技術相比，直接使用塑料顆粒進行打印具有很多優(yōu)勢。本文將探討顆粒3D打印技術，詳述其工作原理，優(yōu)點和限制，并介紹用于顆粒制造的設備。

工作原理

實際上，使用顆粒進行打印與常見的FDM/FFF 3D打印具有相同的工作原理。不同之處在于顆粒3D打印需要一種特殊的擠出機，其關鍵組成部分是螺桿。這類似于傳統(tǒng)塑料擠出和注塑成型中使用的螺桿和機筒技術。

螺桿在機筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)，將塑料顆粒從料斗輸送到噴嘴。擠出機通常具有多個加熱區(qū)，將塑料熔化成均勻的熔融體，并保持恒定的溫度和流量以實現(xiàn)一致的擠出。在螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的壓力下，熔融材料通過噴嘴被擠出到打印平臺上。

優(yōu)點與缺點

傳統(tǒng)的3D打印線材需要通過原材料的加熱會降低其性能——加熱越多，降解越嚴重。為了減少這種降解，必須添加添加劑。因此，結(jié)果與初始材料存在很大差異。然而，直接使用顆粒材料可以避免這些變化，使用戶能夠繞過這些降解，并更接近于注塑成型中使用的塑料的化學和物理特性。

此外，F(xiàn)GF技術還有以下優(yōu)勢：

材料選擇廣泛：FGF可使用多種類型的熔融顆粒材料，包括塑料、金屬和陶瓷，甚至可以通過組合不同顆粒制造定制復合塑料。

打印速度更快：由于顆粒擠出機具有較大的加熱區(qū)和寬口徑噴嘴，與FDM/FFF相比材料吞吐量可能高出近100倍。顆粒打印機具有更快的打印速度和更高的吞吐量，在打印大型零件時具有明顯優(yōu)勢。

更具成本效益：FGF使用顆粒材料，與線材相比，材料成本要低得多，因為它不再需要經(jīng)過額外的加工處理。據(jù)估算，采用顆粒材料每公斤打印成本可降低65%至90%。

適用范圍更廣：材料多樣性和高速打印為用戶提供更廣泛的材料選擇，以滿足不同應用需求。FGF廣泛應用于工業(yè)制造領域，如原型制作、定制零部件生產(chǎn)、工具和夾具制造等。

更環(huán)?？沙掷m(xù)：除使用原始顆粒原料外，F(xiàn)GF技術還可以使用回收材料進行打印，從而顯著減少甚至消除塑料廢物，有益于環(huán)境保護。失敗的打印件或支撐結(jié)構(gòu)可以被粉碎并再次用于打印。

除了這些優(yōu)勢外，該技術也存在局限性。顆粒3D打印更適用于中到大型零件尺寸，不適合制造精細細節(jié)，同時也不適合打印復雜幾何形狀的零件；另外由于沒有回抽功能，可能導致材料滲漏。

設備

顆粒3D打印機最初主要是大型機械臂結(jié)構(gòu)，后面延申到了三角洲和龍門架等多種機型。目前，這種技術主要以工業(yè)級3D打印機為主，桌面級顆粒3D打印機較為少見。

創(chuàng)想三帝（創(chuàng)想三維的子公司）曾推出名為G5的桌面級顆粒3D打印機，后來又推出了工業(yè)級顆粒3D打印機G12，其打印尺寸更大。

從功能性來看，市場上的大多數(shù)顆粒3D打印機主要使用單一顆粒進料系統(tǒng)進行打印，例如一邁科技推出的FAST JET 1500，其尺寸長寬高均達到1.5米，擠出溫度高達500℃。

同時，也有一些機器能夠兼容顆粒擠出和線材擠出，甚至混合顆粒/線材擠出。例如，3D Systems推出的EXT Titan Pellet系列顆粒3D打印機可以兼容數(shù)百種顆粒材料和數(shù)十種線材材料。

另外，一些機器不僅僅用于打印，還集成了CNC加工工藝，實現(xiàn)了增減材一體化。酷鷹科技推出的五軸增減材一體機（BGAM）就是其中之一，能夠?qū)崿F(xiàn)10米級工件的一體化生產(chǎn)。

除了專注于3D打印的設備廠商外，一些傳統(tǒng)的工業(yè)巨頭也對顆粒3D打印表現(xiàn)出濃厚的興趣。例如，愛普生在2022年3月正式推出了新型的工業(yè)顆粒擠出3D打印機，適用于各種顆粒材料。同年6月，博世工業(yè)增材制造（BIAM）發(fā)布了名為MVP的顆粒3D打印機。

而德國的阿博格公司多年前就推出了基于顆粒料擠出的Freeformer系列3D打印機。此外，國產(chǎn)注塑機行業(yè)的龍頭公司伊之密也在2020年推出了SpaceA系列工業(yè)顆粒3D打印機。

也有一些顆粒3D打印機，除了可以打印包括工業(yè)聚合物、熱塑性塑料、混合復合顆粒以及再生塑料等，甚至可以處理金屬注射成型中使用的金屬顆粒。

如果不想購買新的顆粒3D打印機，還有一種選擇，就是購買單獨的顆粒擠出機進行設備升級。例如，Dyze Design推出的Pulsar大型高流量塑料顆粒擠出機，具備三區(qū)加熱和防滲機制，吞吐量達到2.5kg/h，可以與3D打印機或機械臂配合使用。

應用

顆粒3D打印技術在工業(yè)制造領域具有廣泛應用前景，盡管存在一些限制，但其優(yōu)勢使其成為大規(guī)模制造和批量生產(chǎn)中的有力選擇。例如，在航空航天、汽車、船舶、模具、雕塑等領域，顆粒3D打印技術都能夠帶來巨大的益處。此外，家具和室內(nèi)設計師也可以通過顆粒3D打印技術實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，同時降低成本。

有一些實際應用案例進一步展示了顆粒3D打印的環(huán)境效益。例如，在2020年東京奧運會的頒獎典禮中，98個領獎臺都是3D打印的。這些領獎臺由日本超過2000個地點回收的24.5噸塑料制成，體現(xiàn)了顆粒3D打印在大型活動中的可持續(xù)應用。

此外，成都龍泉驛區(qū)驛馬河公園的“流云橋”也是顆粒3D打印的成功應用案例之一。這座橋長66.8米，其中3D打印部分長21.58米，寬8米，高2.68米。通過顆粒3D打印技術和高分子ASA+20%玻璃纖維定制材料，成功地制造了橋面，與鋼骨架疊合，實現(xiàn)了類似一般鋼結(jié)構(gòu)人行橋的承重能力。

與傳統(tǒng)的FDM/FFF制造相比，顆粒3D打印技術在工業(yè)制造中具有諸多優(yōu)勢。大規(guī)模和批量生產(chǎn)變得更加高效，顆粒3D打印允許多樣化的顆粒選擇，同時能夠使用定制和回收材料進行打印，為未來提供了廣闊的前景。