總結(jié)：近幾年出現(xiàn)的顆粒3D打印應(yīng)用案例，能否成為線材FDM的未來(lái)趨勢(shì)？

導(dǎo)讀：FDM 3D打印是目前應(yīng)用最廣的一種3D打印技術(shù)，而且基本上所有的FDM 3D打印機(jī)都普遍使用PLA或是ABS的線材作為打印材料。不過(guò)這種情況現(xiàn)在已經(jīng)有了變化，一些FDM 3D打印機(jī)開始用塑料顆粒作為打印材料。本期，南極熊依照時(shí)間順序，總結(jié)了近幾年內(nèi)國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)的顆粒3D打印的應(yīng)用案例。

Sculptify推出David顆粒打印機(jī)

早在2014年7月，美國(guó)俄亥俄州哥倫布市公司Sculptify就曾推出一款名為David的新型打印機(jī)，它可以直接使用顆粒材料進(jìn)行打印。David 3D打印機(jī)利用Sculptify開發(fā)的熔融層擠壓技術(shù)（FLEX），讓用戶可以使用范圍廣泛、有著不同特性的顆粒材料進(jìn)行打印。

David有著商品級(jí)的組件、可拆卸打印平臺(tái)和裝載簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，使David打印機(jī)使用簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大。因?yàn)轭w粒是材料最小加工的形式，所以比起其他的耗材型打印機(jī)，David需要的材料成本顯著低很多。

WASP新款三角洲3D打印機(jī)：使用顆粒材料，可打印1米大家具

在2014年，意大利3D打印機(jī)制造商WASP憑借超大型三角洲式建筑3D打印機(jī)一舉成名。經(jīng)過(guò)兩年的發(fā)展，該公司于2016年4月份又推出了一款新型的3D打印機(jī)。據(jù)南極熊了解，這款同樣是三角洲的新型機(jī)雖然沒(méi)有他的前輩那樣體型巨大，但相比于普通的桌面級(jí)設(shè)備還是大多了，可打印出近1米大的物體。

另外，它還有一些其它特點(diǎn)，比如為打印更大的物體，安裝了直徑4-10mm的大型噴嘴；使用的是顆粒材料而非當(dāng)前普遍的線材；還有就是可根據(jù)不同要求定制化。其中，使用顆粒材料是一個(gè)很大的亮點(diǎn)，因?yàn)樗�可以明顯降低打印成本。要知道，一卷1Kg線材的價(jià)格通常為30歐元左右，而同樣重量的顆粒價(jià)格僅為3歐元。另外，這款新設(shè)備的擠出機(jī)也很強(qiáng)大，可在8小時(shí)之內(nèi)處理約10公斤的顆粒，足以保證打印的連續(xù)性和質(zhì)量。

Pollen三角洲3D打印機(jī)Pam：可使用多種顆粒狀材料，速度高達(dá)400毫米/秒

2016年7月，法國(guó)3D打印機(jī)制造商Pollen推出了一款新型的三角洲式多材料桌面級(jí)3D打印機(jī)Pam。據(jù)南極熊了解，Pam采用了別致的木制外殼，構(gòu)建體積為30厘米（直徑）x 30厘米（高），打印速度最高可達(dá)400毫米/秒，分辨率最高可達(dá)40微米，具有自動(dòng)校準(zhǔn)，實(shí)時(shí)錯(cuò)誤控制，云控制和智能支持等功能。另外，Pam還有一個(gè)亮點(diǎn)，就是使用的材料是顆粒狀而非我們常見的線狀。Pollen公司表示，之所以采用這樣的設(shè)計(jì)是為了避免線材在使用時(shí)可能發(fā)生的卷曲情況。這些顆粒狀材料可以有許多種，包括普通塑料、硅膠、復(fù)合材料等，均會(huì)儲(chǔ)存在膠囊中。

江蘇尤奈特新材料科技發(fā)布納米級(jí)熔絲沉積木塑3D打印顆粒

2016年9月份，尤奈特公司推出了一種利用熔絲沉積技術(shù)合成的新型3D打印木塑顆粒，在當(dāng)時(shí)屬于國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，這種納米級(jí)熔絲沉積木塑3D打印顆粒，具有強(qiáng)度高、不斷絲、不堵孔、不坍塌、無(wú)翹曲變形、新型環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，并且質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，克服了傳統(tǒng)材料價(jià)格高、能耗高、加工條件要求復(fù)雜苛刻、價(jià)格高的缺點(diǎn)，我們是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中最具競(jìng)爭(zhēng)力的生產(chǎn)廠家之一。

NFC(Natural fiber composite，天然纖維復(fù)合材料)是其中的一款木塑顆粒產(chǎn)品，它是用特殊處理的生物質(zhì)材料（在陽(yáng)光下生長(zhǎng)的農(nóng)作物秸稈等）和高性能樹脂經(jīng)特殊工藝方法制造而成，來(lái)源于可再生資源的熱塑性樹脂，特地為注塑成型的制品而設(shè)計(jì)。該產(chǎn)品綠色環(huán)保，易清潔、生物質(zhì)紋理明晰，，所有產(chǎn)品都可以回收再利用易于加工，且加工溫度低，可以充分利用客戶原有的設(shè)備、模具和生產(chǎn)工藝，是客戶升級(jí)換代產(chǎn)品的一個(gè)好選擇。另外一款名為WPC材料是木塑復(fù)合材料，是目前國(guó)際上流行的新型環(huán)保高分子材料。主要以天然植物纖維如稻草、麥稈、棉桿、豆桿、草等天然植物秸稈，和獨(dú)配的塑料合金，及自配的木塑復(fù)合相容劑為原料，最終得到高科技環(huán)保材料。

以色列Fleximatter開發(fā)出吃顆粒料、可染色的工業(yè)級(jí)高速3D打印機(jī)

2016年11月，以色列一家名為Fleximatter的公司開發(fā)一種吃顆粒料，還可染色的新型工業(yè)級(jí)高速3D打印機(jī)。這款工業(yè)機(jī)的打印尺寸為800 x 800 x 900mm，使用顆粒塑料擠出工藝，并能夠?qū)Υ蛴�層染色，這在打印大型物件中并不常見。
據(jù)悉，機(jī)器本身采用了特殊的噴頭設(shè)計(jì)，使得打印速度“極其快”，能夠打印柔軟材料、剛性材料、硬材料。打印系統(tǒng)配套了先進(jìn)軟件，并在以色列的一個(gè)在線商店上出售相關(guān)的彩色打印品。

深圳暢形微型FDM顆粒料擠出機(jī)支持金屬、陶瓷、PEEK

早在2017年底，深圳市暢形增材科技有限公司就成功研發(fā)出Imagine Former系列熱塑性顆粒料FGF 3D打印機(jī)。經(jīng)過(guò)1年多的廠內(nèi)測(cè)試及代理商裝機(jī)調(diào)試，設(shè)備性能穩(wěn)定，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)內(nèi)國(guó)際領(lǐng)先水平。用MIM顆粒材料，打印的間接金屬3D樣件，脫脂燒結(jié)后304不銹鋼樣件的密度達(dá)7.5-7.6g/cm3。用PEEK顆粒材料打印出來(lái)的樣件，密度與線材PEEK材料打印的樣件一致，而材料成本降低40%以上。

據(jù)悉，暢形公司在完善Imagine Former系列熱塑性顆粒料FGF 3D打印機(jī)的同時(shí)，一直致力于提高FGF擠出穩(wěn)定性以及打印精度等技術(shù)指標(biāo)，目前已有多項(xiàng)核心專利技術(shù)運(yùn)用并定形IFM、IFP等幾個(gè)系列多款3d打印機(jī)，適用于金屬M(fèi)IM顆粒、陶瓷CIM顆粒以及PEEK等各種熱塑性顆粒材料。

暢形IFM1.0MIM顆粒金屬3D打印機(jī)

暢形增材工程師介紹說(shuō)，IFS小顆粒（粗粉）擠出噴嘴直徑0.2-0.5mm，螺桿外徑6-8mm，料筒長(zhǎng)度僅70mm，長(zhǎng)徑比小至9-12，未來(lái)整體結(jié)構(gòu)還可以更小。即使使用金屬M(fèi)IM顆粒材料（粒徑0.8mm），也能長(zhǎng)期穩(wěn)定擠出。只要是熱塑性材料，只要將其破碎成0.5-1.0mm之間的小顆粒，IFS系列3D打印機(jī)即可打印出你所需要的模型，這將會(huì)是熔融沉積3D打印模式進(jìn)料方式的重大補(bǔ)充與改進(jìn)。

3D公司眾籌用塑料顆粒的Gigabot X 3D打印機(jī)

2018年3月，位于德克薩斯州奧斯汀的3D公司推出了一款大型顆粒擠出3D打印機(jī)Gigabot X，并且正在Kickstarter上眾籌。支持者可以以9,500美元（約6萬(wàn)人民幣）的價(jià)格購(gòu)買Gigabot X 3D打印機(jī)。這是一種新型大幅面顆粒擠出3D打印機(jī)，可實(shí)現(xiàn)更快，更便宜和更環(huán)保的3D打印。Gigabot X建立在3D Gigabot 3+成功的基礎(chǔ)上，同時(shí)減少對(duì)擠出塑料的依賴。它通過(guò)結(jié)合顆粒擠出系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，從而使大幅面3D打印機(jī)能夠輕松打印再生塑料。

3D公司表示他們最大的夢(mèng)想就是創(chuàng)建一個(gè)可以使用塑料垃圾進(jìn)行打印的3D打印機(jī)，為此朝這個(gè)方向邁出的第一步便是直接顆粒擠出——使用熔化小塊塑料代替輸入材料的擠出細(xì)絲。后期，他們表示會(huì)開發(fā)一個(gè)完整的顆粒制造和打印系統(tǒng)：一個(gè)低成本的干燥機(jī)，研磨機(jī)和喂料系統(tǒng)，以配合Gigabot X 3D打印機(jī)。這種小型化的直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用從料斗上下來(lái)的顆粒塑料，通過(guò)加熱桶推動(dòng)，并通過(guò)噴嘴擠出，而不是使用長(zhǎng)絲。

  

Colossus推出全球最大的可移動(dòng)塑料顆粒3D打印機(jī)，打印速度15kg/h

2018年11月15日，3D打印機(jī)制造商Colossus首次在法蘭克福的Formnext 2018上公開亮相。Colossus是一家位于比利時(shí)的跨國(guó)創(chuàng)業(yè)公司，他們的工程團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一款大型3D打印機(jī)。例如，它采用熔融顆粒制造（FGF）系統(tǒng)，使其能夠從大量的再循環(huán)和非再循環(huán)材料（如rPP和rPLA）中進(jìn)行打印。它可以打印這么多材料的原因之一是擠出機(jī)可以達(dá)到400°C！但真正將這臺(tái)機(jī)器與其他機(jī)器區(qū)分開的原因是它的打印速度為15千克/小時(shí)，它可以直接沖入小型工廠。打印頭內(nèi)置有除濕器，可提高質(zhì)量控制，床身采用液體加熱，可實(shí)現(xiàn)最佳的熱量分配。Colossus的打印尺寸約為3×1.5米，可以打印家具和建筑模塊。而且從一開始就是按照可移動(dòng)設(shè)計(jì)的。

△Colossus的3D打印機(jī)跟集裝箱一樣

Colossus在與三菱的合作中測(cè)試了10種不同的材料化合物，而Colossus是第一臺(tái)使用再生PET和PP型材的大尺寸打印機(jī)。Colossus還和One Project創(chuàng)建了一個(gè)公司聯(lián)盟，可以處理從客戶處收集的塑料廢物，并以高質(zhì)量的顆粒形式將其返回給客戶進(jìn)行打印。每臺(tái)Colossus FGF 3D打印機(jī)都將根據(jù)客戶的需求進(jìn)行定制，無(wú)論是不同的地板和照明選項(xiàng)，還是將液體加熱床換成電動(dòng)床，安裝空調(diào)或添加額外的冷卻噴嘴。他們甚至?xí)�把它放在設(shè)計(jì)師的容器中并調(diào)整窗口大小。所有Colossus打印機(jī)均可配置為靜態(tài)或可移動(dòng)使用。未來(lái)版本將提供多材料打印和高達(dá)25公斤/小時(shí)的輸出。

3d-figo顆粒料FFD技術(shù)3D打印機(jī)，支持陶瓷、金屬

2019年11月19日，全球規(guī)模最大的3D打印專業(yè)展會(huì)Formnext在德國(guó)法蘭克福舉行，全球超800家3D打印上下游的廠商參展。南極熊在展會(huì)上看到一家德國(guó)做桌面級(jí)顆粒料金屬3D打印機(jī)廠商3d-figo GmbH，這家公司展出了一項(xiàng)獨(dú)具特色的設(shè)備和技術(shù)——Fused Feedstock Depositioning Procedure(FFD)技術(shù)。

這是一種從粉末注射成型（PIM）到3D打印的簡(jiǎn)便方法，使用MIM和CIM金屬和陶瓷注射成型顆粒，進(jìn)行混合堆疊3D打印成型，然后拿去燒結(jié)，最后得到固體金屬或陶瓷零件。其優(yōu)點(diǎn)非常明顯：使用市場(chǎng)上本來(lái)就被廣泛使用的材料，進(jìn)行3D打印成型。這些材料已經(jīng)在金屬和陶瓷零件的生產(chǎn)中已經(jīng)應(yīng)用了很長(zhǎng)時(shí)間，
已使用的材料/原料包括：
陶瓷類—Al2O3，ZrO2，Si3N4
金屬類——100Cr6S，不銹鋼，鈦

△所使用的顆粒3D打印材料

WASP在 formnext 2019展出可以打印PEEK顆粒的高溫FDM3D打印機(jī)

在2019年法蘭克福Formnext展會(huì)期間，南極熊還注意到意大利WASP在本次展會(huì)上展出的Delta WASP 2040 TECH機(jī)型，它可以打印PEEK顆粒，PEEK或聚醚醚酮需要至少380°C的噴嘴溫度才能擠出，該款3D打印機(jī)配備了用于顆粒的高精度高清擠出機(jī)，WASP公司表示，它具有完全絕緣的不銹鋼高溫腔，可以打印PEEK顆粒。

△聚醚醚酮顆粒Delta WASP 2040 TECH

三菱大尺寸顆粒料3D打印技術(shù)，可打印椅子、桌子和各種家具

在2019年德國(guó)法蘭克福Formnext展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，三菱化學(xué)同樣展出了它們的大尺寸顆粒料3D打印技術(shù)，主要用于建筑、家具等制作，并且和德國(guó)3F Studio合作打印了幾款家具，都在本次展會(huì)展出，3F Studio是一家專門從事3D打印的表演建筑和面向未來(lái)的設(shè)計(jì)的工作室。

△大尺寸3D打印桌子

△三菱化學(xué)推出的3D打印顆粒料

大型、高速、顆粒料FDM 3D打印機(jī)廠商Titan Robotics

Titan Robotics是一家使用顆粒料的打印機(jī)廠商，該廠家在2019年舉辦的Formnext展會(huì)中也有亮相，它們的3D打印機(jī)與長(zhǎng)絲和顆粒原料相互兼容。視同Atlas上的Titan顆粒擠出系統(tǒng)，可以利用低成本的樹脂顆粒，這意味著與傳統(tǒng)的絲材，可以節(jié)省多達(dá)10倍的材料成本。

ATLAS™是Titan Robotics推出的旗艦工業(yè)3D打印機(jī)，絲材和顆粒擠出系統(tǒng)兼容，Atlas 3D打印機(jī)上的顆粒擠出使用的是原始樹脂塑料顆粒，而不是傳統(tǒng)的長(zhǎng)絲原料。由于Atlas堅(jiān)固的框架和設(shè)計(jì)，所有Atlas型號(hào)均可使用Pellet Extrusion，顆粒擠出提高了零件的打印速度，將生產(chǎn)時(shí)間減少了10倍�？梢�3D打印的材料的數(shù)量和類型大大擴(kuò)展，可以使用定制的復(fù)合材料，從非常柔軟的橡膠塑料到堅(jiān)固的高溫或碳纖維填充塑料。高性能顆粒原料包括高溫和高填充聚合物。與20％-50％的玻璃纖維，碳纖維，玻璃珠或有機(jī)纖維和礦物質(zhì)的填充比兼容。經(jīng)測(cè)試的Titan Robotics顆粒擠出材料包括：PC，PA，PPO，PEI，PPS，PPSU，PEEK，PEKK，MIIM。

△Titan Robotics

△大型、高速、顆粒料FDM3D打印機(jī)Atlas

△Titan Robotics使用的顆粒料

華領(lǐng)智造FDM超大型3D打印吃顆粒料，可實(shí)現(xiàn)高速打印

在2019年10月舉辦的首屆TCT深圳展上，南極熊看到了華領(lǐng)智造發(fā)布的一款3D打印多色沙灘躺椅，它同樣是由顆粒3D打印技術(shù)制作完成的。華領(lǐng)智造成立于2017年，作為國(guó)內(nèi)大型工業(yè)級(jí)3D打印設(shè)備領(lǐng)先制造商，該公司旗下有大尺寸3D打印設(shè)備及原材料研發(fā)制造基地，并且可以提供專業(yè)定制化3D打印服務(wù)。

△3D打印的多色沙灘躺椅，800*800*700mm一體成型

△華領(lǐng)智造的3D打印基地

華領(lǐng)智造總經(jīng)理告訴南極熊，他們的大尺寸3D打印機(jī)主要有以下特點(diǎn)：
1)        成型規(guī)格可以達(dá)到3×7米，在全球范圍內(nèi)來(lái)講也算是非常大的；
2)        機(jī)器的打印速度非�？�，每小時(shí)出料量可達(dá)20kg以上；
3)        增減材功能一體化，可以實(shí)現(xiàn)一邊3D打印，一邊CNC加工，工件出來(lái)就是屬于較高精度的
4)        部件使用顆粒料，而不是絲材，材料成本大大降低，支持材料種類大大擴(kuò)展。
5)        擁有自主研發(fā)的獨(dú)家材料。M01是打印主材料，S01是支撐材料。本質(zhì)是工程復(fù)合樹脂塑料，硬度和鋁合金一樣，密度是卻是1.3相當(dāng)于鋁的一半。材料自身是白色顆粒，還有半透明，顏色可以通過(guò)色母顆粒調(diào)配。
6)        機(jī)型除了尺寸有區(qū)別，主要配置區(qū)別還在有多少個(gè)3D打印頭，去材料銑削是3軸還是5軸聯(lián)動(dòng)。

酷鷹發(fā)布國(guó)產(chǎn)粒料高速3D打印機(jī)——CoinRobotics，生產(chǎn)效率提高5到10倍

在2020年7月份舉辦的亞洲TCT展會(huì)上展會(huì)，上�？狷棛C(jī)器人對(duì)外發(fā)布了一款自主研發(fā)的最新小型粒料高速3D打印機(jī)（SGAM），該設(shè)備一經(jīng)亮相便引發(fā)了極大關(guān)注。它采用顆粒料代替?zhèn)鹘y(tǒng)線材，配備其自主研發(fā)的大流量3D打印擠出機(jī)，打印效率可達(dá)傳統(tǒng)線材打印的5-10倍。

SGAM是一款基于高速粒料打印的工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)，采用集成3D打印控制、高速運(yùn)動(dòng)控制、環(huán)境溫度控制、自動(dòng)送料控制的一體化控制系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)工作空間1m*1m*1m。配備革命性高流量擠出技術(shù)的MKX打印頭，可大幅提升打印效率。此外，使用顆粒材料進(jìn)行3D打印，可大大降低打印成本，可打印ASA、ASA-GF、PP、PETG、TPU、PA6-CF 等材料，在汽車部件及模型、醫(yī)療輔具、工業(yè)工具等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
此外，酷鷹機(jī)器人與謝億民科技、萬(wàn)華化學(xué)基于各自的資源和優(yōu)勢(shì)，于TCT展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)簽訂戰(zhàn)略合作，三方就3D打印TPU材質(zhì)建筑模具產(chǎn)品及其周邊項(xiàng)目進(jìn)行緊密合作。

展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，還展出酷鷹機(jī)器人的超大型復(fù)合材料模具解決方案在賽車、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用成果。

三方在酷鷹機(jī)器人為大會(huì)提供的3D打印“TCT”主形象字處完成簽約

帝斯曼與3D打印機(jī)廠商合作，開發(fā)熔融顆粒制造（FGF）3D打印新應(yīng)用

2020年9月27日，南極熊從外媒獲悉，帝斯曼（DSM）與3D打印部件供應(yīng)商N(yùn)edcam建立了新的合作，致力于開發(fā)熔融顆粒制造（FGF）3D打印技術(shù)的新應(yīng)用。兩家公司將開發(fā)和測(cè)試新的FGF材料、工藝和應(yīng)用，用于海洋、可再生能源、建筑和基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)。

帝斯曼應(yīng)用開發(fā)專家認(rèn)為FGF是一種關(guān)鍵技術(shù)，可以解決使用高填充聚合物制造結(jié)構(gòu)性和大尺寸部件的需求。隨著兩家公司合作的進(jìn)展，他們將尋求開發(fā)FGF 3D打印技術(shù)的新應(yīng)用。FGF增材制造技術(shù)與熔融絲材制造(FFF)工藝類似，但它用切碎的顆粒狀原料代替絲材作為材料來(lái)源。與FFF不同的是，F(xiàn)GF能夠?qū)㈩w粒原材料直接打印到成型平臺(tái)上，螺桿擠出系統(tǒng)能夠一次打印出更大的體積。雖然FGF變得越來(lái)越普遍，但它仍然不像FFF那樣可以自由使用。根據(jù)2018年的一項(xiàng)研究，由于減少了材料拉絲這個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，F(xiàn)GF可能比現(xiàn)有的方法更環(huán)保。此外，與FFF技術(shù)相比，F(xiàn)GF特別適合于大幅面3D打印。因?yàn)镕FF的擠出速度常常受到線材的限制，而FGF技術(shù)則克服了這些限制，能夠通過(guò)其螺桿擠出系統(tǒng)擠出大量材料。

帝斯曼的FGF技術(shù)一經(jīng)推出就受到了業(yè)內(nèi)的極大認(rèn)可，在2019年的5月，DSM就曾宣布與大型3D打印機(jī)供應(yīng)商CEAD建立合作伙伴關(guān)系，以為FGF技術(shù)開發(fā)新的原料，工具和最終用途的應(yīng)用。隨后，DSM又與JuggerBot展開合作，進(jìn)一步探索“ FGF打印的未開發(fā)潛力”，以滿足制造商對(duì)大型3D打印應(yīng)用的需求。該開發(fā)計(jì)劃將利用JuggerBot的新型P3-44顆粒3D打印機(jī)與DSM的Arnite AM8527材料（一種玻璃纖維增強(qiáng)的PET產(chǎn)品，用于熔融顆粒制造增材制造）相結(jié)合。為汽車和建筑等眾多行業(yè)的工具和大型結(jié)構(gòu)部件提供經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。

△Nedcam采購(gòu)了一臺(tái)CEAD AM Flexbot 3D打印機(jī)，它將利用這臺(tái)打印機(jī)來(lái)開發(fā)FGF 3D打印技術(shù)的新應(yīng)用，圖片來(lái)自DSM

JuggerBot的P3-44 FGF 3D打印機(jī)體積為915 mm x 1,220 mm x 1,220 mm，是公司Tradesman系列顆粒擠出系統(tǒng)的一部分。 DSM稱P3-44的零件生產(chǎn)速度比其他機(jī)器快200倍。

西安增材院工業(yè)級(jí)顆粒料3D打印機(jī)，實(shí)現(xiàn)大尺寸、高效率、低成本

2021年1月，西安增材制造國(guó)家研究院盧秉恒院士團(tuán)隊(duì)汽車組發(fā)布了一項(xiàng)低成本、真正工業(yè)級(jí)熔融沉積（FDM）打印技術(shù)。團(tuán)隊(duì)以商業(yè)化顆粒料為打印原材料，以打印制造應(yīng)用終端產(chǎn)品為目標(biāo)，使用螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)作為樹脂熔融和送進(jìn)的動(dòng)力來(lái)源，達(dá)到樹脂材料快速熔融和高效率擠出的目的，最終成功設(shè)計(jì)和研發(fā)了擠出成形工藝（EDP）系列設(shè)備。

該系列設(shè)備打印效率高、成型尺寸大、層間結(jié)合力強(qiáng)，同時(shí)擁有從底層開發(fā)的控制系統(tǒng)，設(shè)備帶打印倉(cāng)保溫系統(tǒng)等優(yōu)勢(shì)。目前，增材院研發(fā)的EDP系列設(shè)備如下圖所示：

EDP設(shè)備打印材料分為兩類：
一類是傳統(tǒng)商用熱塑性樹脂顆粒料，其優(yōu)勢(shì)在于材料易得且成本低廉，極大地降低了打印制造的成本；另一類是針對(duì)不同領(lǐng)域和產(chǎn)品專門開發(fā)的特種材料，如耐高溫打印材料、高強(qiáng)度打印材料、醫(yī)療支具專用材料等，以滿足不同領(lǐng)域的打印制造需求。多種類型材料的使用和開發(fā)，既滿足了多領(lǐng)域的不同制造需求，也印證了EDP設(shè)備優(yōu)異的多材料適應(yīng)能力。

目前，增材院工業(yè)級(jí)EDP設(shè)備已完成核心關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)和制造工作，同時(shí)配備專屬的控制軟件，可實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控、連續(xù)打印及斷電續(xù)打功能，在模具制造、大尺寸工業(yè)產(chǎn)品制造、文創(chuàng)雕塑產(chǎn)品等領(lǐng)域均有應(yīng)用。另外，增材院還可提供多種材料體系工藝包的制定，包括ABS、PLA、PC、PP、PMMA及其加玻纖或碳纖材料體系工藝方案，可針對(duì)不同領(lǐng)域需求制定完整的產(chǎn)品解決方案。

Fused Form廉價(jià)大幅面塑料顆粒3D打印機(jī)，推動(dòng)拉美市場(chǎng)

2021年3月，哥倫比亞3D打印制造商Fused Form推出了一款新型大幅面、多功能顆粒擠壓3D打印系統(tǒng)——FF Pellet 600+。據(jù)了解，這是哥倫比亞制造的第一臺(tái)商用工業(yè)顆粒打印機(jī)，與國(guó)際同類產(chǎn)品一樣（Titan Robotics在2019年推出的Atlas H 3D打印機(jī)和雙顆粒擠出系統(tǒng)），它在降低材料成本和生產(chǎn)時(shí)間的同時(shí)，還擴(kuò)大了可打印塑料的種類。公司聯(lián)合創(chuàng)始人Lissy Rodríguez和Juan Camilo Blanco期望加快拉丁美洲的大型工業(yè)增材制造（AM）技術(shù)。目前，新開發(fā)的機(jī)器在價(jià)格方面很有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，具備自動(dòng)進(jìn)料器、穩(wěn)定的噴嘴流量和很快的打印速度。

△哥倫比亞初創(chuàng)公司Fused Form的Pellet 3D打印機(jī)。圖片由Fused Form提供。

FF Pellet 600+進(jìn)料器為自動(dòng)模式，靠傳感器確保將顆粒連續(xù)地送入機(jī)器中，該設(shè)備同時(shí)具備強(qiáng)大的擠出機(jī)，可與任何塑料顆粒以及再生材料一起使用，具有可持續(xù)發(fā)展的潛力。此外，機(jī)器擠出機(jī)使用直徑最大為1.2毫米的噴嘴，可以實(shí)現(xiàn)大而快速的打印，而較小的噴嘴被用來(lái)獲得更高質(zhì)量的打印，打印體積更是可以達(dá)到600立方毫米。根據(jù)這家公司發(fā)布的視頻顯示，新機(jī)器用ABS顆粒進(jìn)行3D打印的過(guò)程中，打印總時(shí)長(zhǎng)9小時(shí)36分鐘，總高度為50厘米。

△ABS顆粒打印，9小時(shí)36分鐘，總高度為50厘米

目前市面上的3D打印長(zhǎng)絲基本上是將塑料顆粒重新熔化并擠出的產(chǎn)品，得益于新型FFPellet 600+的獨(dú)特?cái)D出系統(tǒng)，用戶無(wú)需購(gòu)買長(zhǎng)絲就可以打印大尺寸的產(chǎn)品，這省卻了很多制造環(huán)節(jié)。根據(jù)Rodríguez的說(shuō)法，客戶可以直接從批發(fā)商處購(gòu)買顆粒，大大節(jié)省了長(zhǎng)絲成本。然后，將塑料顆粒進(jìn)料到具有三個(gè)加熱區(qū)的料筒中，在筒的內(nèi)部有一臺(tái)氣動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)顆粒通過(guò)，再?gòu)膰娮鞌D出。這家公司稱，F(xiàn)FPellet 600+能夠大大增加打印量，機(jī)器打印能力比長(zhǎng)絲打印機(jī)快三倍。無(wú)論是PLA、ABS還是其他聚合物原料，顆粒打印機(jī)都可以加工更多的材料，包括定制多種材料。

伊之密工業(yè)級(jí)顆粒式SpaceA打印機(jī) 2021年TCT亞洲展會(huì)首秀

2021年5月26日，在上海TCT亞洲展會(huì)上伊之密（YIZUMI）展出了一款型號(hào)為“SpaceA-2000-500-S”的工業(yè)級(jí)顆粒喂料式3D打印機(jī)，它為眾多參觀者現(xiàn)場(chǎng)演示了汽車座椅結(jié)構(gòu)的打印過(guò)程，視頻演示如下:

SpaceA工業(yè)級(jí)顆粒式3D打印機(jī)是一個(gè)由中德合作創(chuàng)新的綜合解決方案。它的幾個(gè)優(yōu)勢(shì)和四個(gè)原則將幫助客戶實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、快速、有競(jìng)爭(zhēng)力的生產(chǎn)，為體育、汽車、家電、手工藝品、建筑、夾具等領(lǐng)域帶來(lái)更多的可能性。SpaceA以可靠和經(jīng)濟(jì)的使用為重點(diǎn)，為客戶提供即插即用的解決方案，只需要電源和氣動(dòng)連接就可以開始運(yùn)行。此外，這款機(jī)器上設(shè)置的全新控制算法和功能將進(jìn)一步拓寬人體工程學(xué)和提高工藝質(zhì)量。
機(jī)器優(yōu)勢(shì)：
1)        原料成本低——適用于常規(guī)的熱塑性顆粒，所以成本很低；
2)        快速制造——基于螺桿擠出機(jī)內(nèi)剪切加熱的物理原理，可以比長(zhǎng)絲擠出機(jī)更有效地塑化原料；
3)        擴(kuò)展的生產(chǎn)方式：增材制造和減材制造相結(jié)合。
4)        線路整合：打印聯(lián)合體可以與當(dāng)前的生產(chǎn)鏈自由結(jié)合。

△SpaceA-2000-500-S工業(yè)顆粒3D打印機(jī)

△YIZUMI展位上一個(gè)零件尺寸為450x300x700mm3、重量為2000g的座椅結(jié)構(gòu)。它由PA6 CF30制成，制造周期為480min。

顆粒擠出式大尺寸快速成型制造，西班牙CNC Bárcenas整合FGF技術(shù)以滿足工業(yè)需求

2021年6月，西班牙CNC Bárcenas宣布將整合FGF技術(shù)以滿足工業(yè)需求。CNCBárcenas是一家專門從事基于FGF技術(shù)的專業(yè)解決方案的開發(fā)的結(jié)構(gòu)，這家公司一直致力于針對(duì)每個(gè)客戶提供量身定做的解決方案，甚至可以將不同的技術(shù)結(jié)合到一臺(tái)設(shè)備上，這也使得他在同行業(yè)中脫穎而出。

目前，這家位于Valdepeñas（西班牙雷阿爾城）的公司的主要挑戰(zhàn)是開發(fā)超級(jí)Discovery 3D打印機(jī)混合模型，該模型與直接顆粒擠出系統(tǒng)一起納入了第二個(gè)長(zhǎng)絲擠出機(jī)。這兩種技術(shù)（FGF + FDM）既可以在同一工作中使用，也可以單獨(dú)使用，這使得該3D打印機(jī)的功能得到了最大的發(fā)揮。事實(shí)上，該公司在2016年就推出了超級(jí)Discovery 3D打印機(jī)，這是在歐洲率先采用FGF增材制造技術(shù)的一臺(tái)機(jī)器。這款機(jī)器的初始體積為3.25m3（1.3×2.5×1m），其第一個(gè)客戶是Navantia公司，作為其 "船舶建造4.0 "戰(zhàn)略的一部分。

△熔融塑料塊

△左邊的是Francisco Bárcenas，右邊的是超級(jí)Discovery 3D打印機(jī)。圖片來(lái)源：Discovery 3D打印機(jī)

混合型打印機(jī)的打印量與小型打印機(jī)相同，每小時(shí)的輸出量高達(dá)2公斤，用戶可以用更高的精度制造更復(fù)雜的零件，而且價(jià)格非常有競(jìng)爭(zhēng)力，不僅工業(yè)界可以承受，中小企業(yè)、技術(shù)中心、教育機(jī)構(gòu)等也可以承受。憑借超級(jí)Discovery3D打印機(jī)系統(tǒng)，客戶群可以在短時(shí)間內(nèi)以更低的成本進(jìn)行大型部件的增材制造，如工具、模具、原型和短系列的最終部件或備件。無(wú)論是專業(yè)用戶、研究人員，或是教師，這款機(jī)器都在他們的承受范圍之內(nèi)。

創(chuàng)想三帝推出顆粒料3D打印機(jī)G5，助力工業(yè)智造產(chǎn)能升級(jí)

在國(guó)內(nèi)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、工業(yè)領(lǐng)域需求市場(chǎng)暴漲的背景下，創(chuàng)想三帝于2021年8月重磅推出顆粒料3D打印機(jī)G5，助推制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、降低成本、提高效率。普通的FDM 3D打印設(shè)備多以熱塑線材為材料，面對(duì)工業(yè)級(jí)尺寸零部件時(shí)，成本高、效率低下，不能完美地對(duì)打印材料續(xù)料，且打印件性能較差，層間結(jié)合力僅為注塑件的30%—50%，極大地限制了FDM設(shè)備在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。為此，創(chuàng)想三帝增減材團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了顆粒物3D打印機(jī)G5，這是繼廣告字K和齒科D系列后，創(chuàng)想三帝在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域全新打造的又一力作。G5的問(wèn)世，不僅強(qiáng)化了創(chuàng)想三帝產(chǎn)品線布局，同時(shí)也為教育科研、工業(yè)制造、雕塑等領(lǐng)域帶來(lái)了全新選擇。

從外觀設(shè)計(jì)上看，G5簡(jiǎn)約大方、美觀精致，體積適中可移動(dòng)；從功能角度上看，G5配備了專屬的智能控制軟件，擁有自動(dòng)調(diào)平、連續(xù)打印及斷電續(xù)打等功能，可最大限度的滿足工業(yè)模型打印要求。G5可適應(yīng)多種顆粒材料也是一大亮點(diǎn)。不僅可以打印傳統(tǒng)商用熱塑性顆粒料，如PVC、ABS、PC、PA、HDPE、TPU等，特殊混合材料也適用，如碳纖維復(fù)合料。打印的過(guò)程中可添加色母，在滿足客戶個(gè)性化需求的同時(shí)大大提升了模型的美觀度。而且傳統(tǒng)顆粒料比線材要便宜 5-10 倍，極大地降低了打印制造的成本。

在結(jié)構(gòu)方面，G5創(chuàng)新性地采用螺桿擠出噴頭設(shè)計(jì)，擠出力度大，受力均勻，耗材融化充分，保證出料穩(wěn)定、流暢、不堵頭，同時(shí)配合持續(xù)進(jìn)料裝置，既可提高打印效率，也可提升打印層間結(jié)合力。從打印件性能上講，使用G5設(shè)備制作的打印件層間結(jié)合力強(qiáng)，其性能接近注塑件，可充分滿足磨具、科研、雕塑等工業(yè)領(lǐng)域需求。

同年11月，創(chuàng)想三帝又發(fā)布了G12款大幅面商業(yè)級(jí)智能顆粒料3D打印機(jī)。可以實(shí)現(xiàn)1200x1000x1000mm大尺寸打印，高效降低材料成本和生產(chǎn)時(shí)間的同時(shí)，還擴(kuò)充了可打印材料的種類，比如陶瓷、金屬等。目前，G12的價(jià)格在同類型設(shè)備中很有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，智能的感應(yīng)調(diào)平裝置、穩(wěn)定的螺桿擠出噴嘴和高效的恒溫腔室設(shè)計(jì)更是讓人充滿期待。從官方測(cè)試打印結(jié)果來(lái)看，G12的性能穩(wěn)定性表現(xiàn)非常卓越�？梢猿浞譂M足汽車、航空、科研、模具、雕塑、鞋業(yè)等領(lǐng)域生產(chǎn)需求。

G12同樣采用螺桿擠出設(shè)計(jì)，搭配0.6-3mm的噴嘴，噴嘴溫度最高可達(dá)450°C，在保證材料充分融化的同時(shí)，也能保證穩(wěn)定出料不堵頭。螺桿擠出裝置在進(jìn)行打印時(shí)力度大、受力均勻，極大提升了打印效率，增強(qiáng)了打印層間的結(jié)合力，可以有效滿足用戶的模型性能需求。 同時(shí)，在打印大型物件時(shí)搭配3mm的噴頭，可以實(shí)現(xiàn)每小時(shí)5磅的流速，大大提升打印速度。

G12作為創(chuàng)想三帝品牌G系列的扛鼎之作

在工作過(guò)程中，軟硬性多種顆粒材料的適用性是G12的一大特點(diǎn)，比如PVC、ABS、PC、PA、HDPE、TPU等傳統(tǒng)商用熱塑性顆粒物，就連碳纖維復(fù)合料等特殊混合材料同樣適用。此外，用戶還可在打印過(guò)程中添加色母，不僅能提升模型的美觀度，還能滿足用戶多樣化的打印需求。

WASP在2021年Formnext展會(huì)上展出新款顆粒3D打印產(chǎn)品

在2021年Formnext 2021貿(mào)易展上，意大利建筑系統(tǒng)制造商WASP為其大尺寸3D打印產(chǎn)品組合增添了不少于8種新產(chǎn)品。在WASP展出的六臺(tái)新打印機(jī)中，有五臺(tái)是聚合物打印機(jī)器，它們經(jīng)過(guò)了新的優(yōu)化，用于沉積特定類型的長(zhǎng)絲或顆粒，這種方式可以使醫(yī)療或建筑用戶削減成本和交貨時(shí)間。
為了幫助釋放其現(xiàn)有DeltaWASP 40100系統(tǒng)的潛力，WASP公司還為該機(jī)器推出了一個(gè)連續(xù)進(jìn)料裝置和機(jī)械臂。據(jù)稱，這些新產(chǎn)品將為塑料的沉積提供一個(gè)更穩(wěn)定、更自動(dòng)化的工作。此外，WASP公司還以“自動(dòng)化”為主題，在LDM展位上推出了一個(gè)機(jī)械臂系統(tǒng)，它能夠沉積混凝土和塑料顆粒等流體密集型材料，F(xiàn)ilipponi說(shuō)這是為了加速大型零件的原型制作，以前曾在海事研發(fā)中用于優(yōu)化游艇部件的制作。

△WASP的新Flex和PEEK優(yōu)化機(jī)器在2021年Formnext展會(huì)上展出。攝影：Paul Hanaphy。

同時(shí)，WASP推出了兩臺(tái)大批量的顆粒擠出機(jī)——3MT HDP和4070HDP，旨在以快速、精確、具有成本效益的方式加工回收的聚合物顆粒，并最終實(shí)現(xiàn)更多的可持續(xù)性。從本質(zhì)上講，3MT HDP和4070HDP打印機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)，要?dú)w功于其內(nèi)置的HDP擠出機(jī)，該擠出機(jī)依靠電容式傳感器在需要的地方不斷沉積顆粒。這些機(jī)器憑借著集成的防火帽系統(tǒng)，能夠達(dá)到250°而不會(huì)過(guò)熱，而其真空主動(dòng)控制板能夠在不影響制造質(zhì)量的情況下快速更換零件。

總結(jié)

不同于線材FDM，使用塑料顆粒3D打印時(shí)，進(jìn)料方式為塑料顆粒被加裝在一個(gè)漏斗狀的容器里，按一定的速度進(jìn)入熔化區(qū)，塑料顆粒被熱融成膏狀，之后通過(guò)噴頭擠出到打印平臺(tái)上。顆粒3D打印的材料成本更低，由于線材都是用塑料顆粒制成的，直接使用塑料顆粒省去一個(gè)步驟。

此外，塑料顆粒制造線材的加熱過(guò)程會(huì)使材料損失一些原因有性能，而塑料顆粒直接熱融，避免了這個(gè)問(wèn)題。顆粒3D打印可以在同樣時(shí)間內(nèi)融化更多的材料，實(shí)現(xiàn)更快的打印速度，進(jìn)料也可以實(shí)現(xiàn)源源不斷，無(wú)需擔(dān)心線材FDM斷絲的問(wèn)題，因此也更適合于打印大型物件。但基于顆粒3D打印制造的部件目前在精細(xì)度、表面光潔度上相較于線材FDM仍有一定差距，這也是未來(lái)顆粒3D打印發(fā)展需要補(bǔ)齊的短板。

顆粒料成本低，一般都是大尺寸設(shè)備用