返璞归真,线材FDM的替代解决方案——颗粒3D打印

3D打印资讯
2021
12/29
23:02
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导读:在大多数人的印象中,FDM 3D打印工艺多是通过沉积熔融材料(通常以塑料丝的形式)来创建层,这是一种经典的打印模式。然而,最近,一种同样基于FDM原理的新方法正在崭露头角,它将打印的原材料从线材转向使用塑料颗粒或其他颗粒状原料,这就是颗粒3D打印。

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颗粒3D打印是一种新的3D打印方法,通过使用颗粒形式的热塑性塑料来逐层制造零件。越来越多的公司正在开发使用这种类型材料的机器,甚至是那些标准的3D打印机也可以设计出相应的解决方案,从而与颗粒材料兼容。

塑料颗粒是通过所谓的造粒而获得的颗粒状材料。在这个过程中,这些材料可以是化学合成品、塑料、复合材料或矿物,被塑造成颗粒状的压缩物料。这些类型的资源主要用于注射成型,尽管正如我们所提到的,它们在3D打印领域中变得越来越被重视,但事实证明,比起当下流行的的线材轴供料模式,颗粒喂料在增材制造中的使用频次还是有些低。两种供料模式看起来很矛盾,因为长丝也是由颗粒制成的,但在打印中直接使用颗粒将在整个过程中节省一整个中间步骤。

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由Tumaker开发的颗粒挤出机(图片来源:3Dnatives)

颗粒原料和3D打印

需要记住的一点是,颗粒和长丝需要不同的挤出机来满足你的打印需求。与长丝相比,颗粒挤出机有一个整体的料仓,它逐渐吸收材料并将其推入熔化区。在那里,颗粒被软化到所需的浓度,之后塑料通过喷嘴喷出并沉积在打印平台上。虽然与长丝挤出相比,这个过程可能看起来有点复杂,但它有许多真正有趣的好处,我们将在下面看到。

至于颗粒3D打印的主要优势,我们发现由于材料成本低和制造时间短,零件的最终成本明显降低。通过这种方式,我们可以获得一种理想的技术,用于生产长系列或大型部件,否则将无法完全获利。另一个积极的观点是减少制造过程中的卡料状况,因为这是使用长丝工作时常见的打印问题。最后,使用颗粒的增材制造使其有可能通过在同一托盘中结合不同颜色的塑料颗粒来创建多色部件。

但在使用颗粒时,特别有趣的是可以获得的最终特性。在使用长丝时,必须知道它们的物理和化学特性与原材料不完全相同。事实上,当我们制造长丝时,需要对原材料进行加热,这反过来又会降低其特性。我们对其加热越多,其降解就越明显。然后,我们不得不添加添加剂以减少这种降解。因此,得到的结果与初始材料有很大的不同。然而,通过从一开始就使用颗粒,就不需要经过这些转化,使用户能够绕过这些降解,并更接近用于注塑成型的塑料的化学和物理特性。

就缺点而言,值得一提的是,目前颗粒状3D打印不像长丝那样普遍化,所以开发适应这些材料的挤出机可能有些困难。此外,在逐层创建部件时,颗粒不像长丝那样相互连接,而是分散的。这使得控制流速的变化不太容易,而流速的变化对于更复杂的部件来说是必要的。

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△颗粒允许减少成本和制造时间

正如我们所看到的,颗粒3D打印的日益普及正在鼓励越来越多的公司开发自己的制造解决方案。一个例子是西班牙项目Tumaker,它的颗粒3D打印机适应每个用户的需求,美国公司Titan Robotics也为用户提供了在其Atlas打印机上用颗粒打印的机会。

这种新趋势是否意味着线材3D打印模式的终结?增材制造行业中会出现哪些押注于这项技术的新玩家?只有未来才能给出答案。


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