在大多數(shù)人的印象中，F(xiàn)DM　3D打印工藝多是通過沉積熔融材料（通常以塑料絲的形式）進(jìn)行層層制造，這確實是一種經(jīng)典的打印模式。然而，最近，一種同樣基于FDM原理的新方法正在嶄露頭角，它將打印的原材料從線材轉(zhuǎn)向使用塑料顆粒或其他顆粒狀原料，這就是顆粒3D打印。

顆粒3D打印是一種新的3D打印方法，通過使用顆粒形式的材料來逐層制造零件。越來越多的公司正在開發(fā)使用這種類型材料的機(jī)器，甚至是那些標(biāo)準(zhǔn)的3D打印機(jī)也可以通過改造，實現(xiàn)與顆粒材料兼容。

△顆粒允許減少成本和制造時間

那么，愛普生推出的此款顆粒3D打印機(jī)的獨特之處在哪里呢？

愛普生稱，此機(jī)器的新穎之處在于使用了獨特的扁平螺桿擠出技術(shù)，允許3D打印各種顆粒材料。這包括樹脂顆粒、金屬顆粒和PEEK等高性能熱塑性塑料。

△愛普生即將推出的3D打印機(jī)將采用獨特的扁平螺桿擠出機(jī)制，用于顆粒材料。照片來自愛普生。

愛普生進(jìn)軍增材制造領(lǐng)域

眾所周知，愛普生是2D打印領(lǐng)域的佼佼者。早在2014年，該公司總裁Minoru Usui就表示要從2D打印市場進(jìn)入到3D打印市場。但是，他指出，他對當(dāng)時的3D打印技術(shù)并不滿意，并且不想盡快推出有缺陷的系統(tǒng)。考慮到產(chǎn)品質(zhì)量，這一舉措至少需要五年時間才能完成。他當(dāng)時還斷言，該公司的首臺3D打印機(jī)將是大規(guī)模和工業(yè)化的，使用戶能夠使用幾乎任何材料進(jìn)行打印。他說：“我們正在開發(fā)自己的打印機(jī)，我們的目標(biāo)是改變一切。談到3D打印，我們希望通過我們的設(shè)備可以制造任何東西，目標(biāo)之一是能夠打印任何材料。”2017年，當(dāng)愛普生宣布進(jìn)將入該領(lǐng)域的具體計劃作為2025年戰(zhàn)略的一部分時，愛普生離實現(xiàn)3D打印的夢想更加接近。

△愛普生總裁Minoru Usu。照片來自愛普生。

平頭螺桿擠出3D打印

盡管目前未披露過多的細(xì)節(jié)，但愛普生的新型3D打印機(jī)旨在為功能原型和小批量終端產(chǎn)品生產(chǎn)制造“強(qiáng)大而精確”的工業(yè)部件。傳統(tǒng)工業(yè)系統(tǒng)可能需要特殊材料來補(bǔ)充機(jī)器功能，而愛普生的機(jī)器將能夠直接打印各種常見的顆粒。這是因為愛普生采用了一種新穎的材料擠出方法，他們利用扁平螺桿（具有扁平配置的直列螺桿）作為噴嘴，這與愛普生注塑機(jī)中的噴嘴非常相似。可以打印金屬、聚合物甚至是環(huán)保的生物質(zhì)顆粒。

采用顆粒原料進(jìn)行打印有兩個優(yōu)勢:

●顆粒材料通常比其細(xì)絲形式的材料便宜得多，因此該系統(tǒng)有望為制造商節(jié)省大量成本。

●顆粒狀原料也有助于提高打印速度，因此預(yù)計交貨時間也會加快。

此外，打印機(jī)可以通過調(diào)節(jié)打印頭內(nèi)的壓力和閥門的開關(guān)以及進(jìn)料速度嚴(yán)格控制擠出材料的體積。愛普生開發(fā)了一種特殊的溫控系統(tǒng)控制打印部件表面的溫度，從而提高打印強(qiáng)度。

該公司寫道：“這款3D打印機(jī)的設(shè)計目的是使用常用材料制造堅固、精確的物體，從而促進(jìn)打印機(jī)在最終產(chǎn)品的工業(yè)部件生產(chǎn)中的使用。它非常適合大規(guī)模定制，因為它可以根據(jù)客戶的需求生產(chǎn)小批量的零件，質(zhì)量更高、交貨時間更短，而且成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)制造工藝。”愛普生的現(xiàn)階段目標(biāo)是在此擠出技術(shù)進(jìn)行多次改進(jìn)后將3D打印機(jī)商業(yè)化。在此期間，該公司還將在內(nèi)部使用該系統(tǒng)對商業(yè)和工業(yè)設(shè)備的部件進(jìn)行3D打印。

基于顆粒的擠出利基市場

盡管人們對顆粒3D打印領(lǐng)域遠(yuǎn)不如傳統(tǒng)FFF關(guān)注度高，但在材料兼容性、處理速度和材料成本方面，顆粒3D打印有很大優(yōu)勢。2021年年底，總部位于德國的多材料3D打印技術(shù)開發(fā)商AIM3D宣布推出其最新的顆粒3D打印機(jī)。ExAM 510采用公司專有的復(fù)合擠壓成型 (CEM)工藝，可以同時打印多達(dá)三種不同的注塑成型顆粒材料。大約在同一時間，3D打印機(jī)OEM廠商WASP也為其大尺寸3D打印系統(tǒng)增加了幾款新產(chǎn)品。該公司的3MT HDP和4070 HDP系統(tǒng)旨在以快速、精確、經(jīng)濟(jì)高效且最終更可持續(xù)的方式處理回收聚合物顆粒。