什么是顆粒3D打?。?/span>

使用顆粒形式的材料進(jìn)行打印也稱(chēng)為熔融顆粒成型(FGM)或直接擠出，這并不是全新的技術(shù)(shù)。由于對大型3D打印機的需求不斷增長(cháng)以及人們對減少塑料廢物的興趣，它正在重新流行起來(lái)。我們下面介紹的打印機不僅可以使用經(jīng)(jīng)濟的工業(yè)(yè)顆粒進(jìn)行打印，而且還可以打印幾乎任何類(lèi)型的單一來(lái)源塑料廢物，只要將其切碎即可。

目前，可用的顆粒范圍從PLA一直到高溫工程級熱塑性塑料，例如增強尼龍和PEEK。顆粒打印不會(huì )限制您的材料選擇，它會(huì )拓寬材料選擇范圍，因為塑料只能以顆粒形式提供。

3DXTech提供顆粒和長(cháng)絲材料（來(lái)源：3DXTech）

顆粒比線(xiàn)材便宜，不僅因為省去了一個(gè)加工步驟，還因為顆粒狀塑料已經(jīng)(jīng)用于注塑和其他類(lèi)型的制造，因此顆粒市場(chǎng)巨大，這使得價(jià)格保持在較低水平。

顆粒3D打印：優(yōu)(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

使用顆粒進(jìn)行3D打?。▉?lái)源：Titan Robotics）

這種材料上看似微小的變化卻能為3D打印帶來(lái)顯著(zhù)的優(yōu)(yōu)勢，同時(shí)也存在一些缺點(diǎn)。顆粒打印機的打印速度更快，吞吐量更高，在打印大型部件時(shí)，這兩點(diǎn)都是傳統(tǒng)長(cháng)絲FDM的顯著(zhù)優(yōu)(yōu)勢。

根據(jù)生產(chǎn)(chǎn)用于3D打印的顆粒的化學(xué)(xué)公司Convestro的研究，長(cháng)絲打印機的典型吞吐量為每小時(shí)2.27至113克。而顆粒打印機的典型產(chǎn)(chǎn)量為每小時(shí)227克至9公斤。

使用顆粒狀材料進(jìn)行3D打印一般不會(huì )影響最終部件的機械性能。評估測試表明，顆粒打印的效果與使用長(cháng)絲的FDM不相上下。在某些情況下，它甚至可以改善機械特性，如拉伸強度，因為塑料沒(méi)有經(jīng)(jīng)過(guò)二次加工成長(cháng)絲。

顆粒3D打印不僅僅適用于塑料。一些打印機，例如Pollen 3D的Pam系列MC 3D打印機，可以處理金屬注射成型中使用的相同金屬顆粒（來(lái)源：Pollen AM）

并非所有的顆粒3D打印機或打印方法都是一樣的，因此要注意顆?？贍軙?huì )?dǎo)致最終印刷的材料不一致和擠出機堵塞。

最終，使用顆粒印刷的優(yōu)(yōu)點(diǎn)是否會(huì )大于缺點(diǎn)呢？看看這份利弊清單，然后自己做出決定。

優(yōu)(yōu)點(diǎn)

節(jié)約成本。顆粒的成本比相同塑料的細絲低65%到90%，具體取決于您購買(mǎi)的數(shù)量。

更快的打印速度。由于顆粒擠出機中的加熱區(qū)較大，因此與長(cháng)絲打印機相比，材料吞吐量可能高出近100倍。這使得顆粒擠出機的打印速度提高了200倍。

更大的打印尺寸。3D打印家具和大型物體通常只有采用更便宜的材料和更快的打印時(shí)間才能在經(jīng)(jīng)濟上可行。制造商通常使用機械臂3D打印機與顆粒進(jìn)料擠出機相結(jié)合來(lái)打印超大型打印件，如下圖所示的家具。

定制復(fù)合材料。通過(guò)組合不同的顆粒來(lái)創(chuàng )(chuàng)建您自己的定制材料混合物。您可以輕松地將染料、添加劑和增強纖維添加到混合物中，以制造定制復(fù)合塑料。將廢塑料與原始顆粒一起扔掉，以重復(fù)利用。

環(huán)(huán)境效益。有一天，每個(gè)人都會(huì )將自己的家庭塑料垃圾切碎，用于3D打印機。如今，“打印你的城市”等舉措正在幫助城市收集塑料廢物并用于3D打印公園長(cháng)椅，從而提高人們的認識。包括科思創(chuàng )(chuàng)在內(nèi)的塑料制造商銷(xiāo)售再生塑料碎片。

家具設(shè)計師Alejandro Estrada表示，他的3D打印桁架椅只能作為商業(yè)(yè)產(chǎn)(chǎn)品，因為它是使用WASP 3D打印機用顆粒材料打印的（來(lái)源：Piegatto）

缺點(diǎn)

有限的細節(jié)和幾何形狀。由于熔融塑料的擠出速度，當與機器人藝術(shù)(shù)風(fēng)格的3D打印結(jié)合使用時(shí)，這種做法通常不用于生產(chǎn)(chǎn)精細的細節(jié)。然而，使用顆粒的桌面FDM可以產(chǎn)(chǎn)生40微米的層高。

潛在的打印缺陷。根據(jù)顆粒擠出機和原始材料的質(zhì)(zhì)量，您可能會(huì )遇到因材料攝入和輸出不一致而導(dǎo)致的打印缺陷。這些問(wèn)題的范圍可能包括空隙、氣泡、翹曲以及過(guò)度擠壓或擠壓不足。

顆粒的可用性。對于工業(yè)(yè)3D打印來(lái)說(shuō)，獲得數(shù)百公斤顆粒比長(cháng)絲更容易，但對于一次只需要5至10公斤顆粒的消費者來(lái)說(shuō)，經(jīng)(jīng)銷(xiāo)商很少。

缺乏回縮。FDM打印中的回縮功能通過(guò)反轉(zhuǎn)送絲齒輪的方向來(lái)防止材料從打印噴嘴中滲出。顆粒打印機無(wú)法做到這一點(diǎn)，因為它們依靠螺釘將材料推到噴嘴。切斷材料流的唯一選擇是停止或減慢螺桿或堵塞噴嘴。只有一些工業(yè)(yè)顆粒3D打印機擁有完全可縮回的集成熔體泵。

使用Epeire 3D的Epeire T-600 3D打印機從顆粒到打?。▉?lái)源：Epeire 3D）

如何使用顆粒打印

顆粒材料曾經(jīng)(jīng)僅限于大型機械臂3D打印機，但在使用龍門(mén)架或三角形配置的桌面和工業(yè)(yè)設(shè)備中變得越來(lái)越流行（來(lái)源：Nagami的家具，使用ABB技術(shù)(shù)）

您不能通過(guò)普通的FDM長(cháng)絲擠出機-熔化器組件來(lái)處理顆粒。要使用顆粒和細絲打印，您需要購買(mǎi)顆粒3D打印機（請參閱下面的打印機），在機械臂上使用顆粒擠出機系統(tǒng)，或?qū)⒛斍暗腇DM打印機通過(guò)附加組件轉(zhuǎn)換為顆粒打印機。

顆粒擠出機是專(zhuān)門(mén)為使用顆?；蛩榱線(xiàn)M行三維打印而設(shè)計的專(zhuān)用打印頭。擠出機的核心是一個(gè)螺旋，它將顆粒從料斗出口輸送到打印頭。途中，顆粒會(huì )經(jīng)(jīng)過(guò)加熱器，使塑料熔化。

利用顆粒進(jìn)行3D打印需要在其打印機上使用Pollen AM的擠出機（來(lái)源：Pollen AM）

大多數(shù)顆粒擠壓機都有幾個(gè)加熱區(qū)。第一個(gè)加熱區(qū)的溫度通常較高，以確保材料均勻熔化。其他區(qū)域的溫度較低，因為它們的目的是沿長(cháng)螺桿保持穩(wěn)定的溫度和流量。需要注意的是，這些加熱器的溫度通常高于FDM加熱器，操作員必須確保恒定的吞吐量，以避免燒焦塑料。

螺旋的運動(dòng)會(huì )在擠出機末端產(chǎn)(chǎn)生壓力，迫使融化的塑料通過(guò)打印機噴嘴。

粒料打印機中的料斗只是一個(gè)放置粒料或碎料的大容器。有些料斗允許顆粒在自身重力的作用下向下掉落，而有些料斗則使用傳送帶將顆粒向前移動(dòng)。

有些打印機，如3D Systems、Atlas和WASP的打印機，具有可更換的擠出機設(shè)置，因此您可以使用顆?；蜷L(cháng)絲進(jìn)行打??；而其他顆粒3D打印機則只能使用松散材料。

編譯整理：ALL3DP