总结：颗粒料3D打印将成FDM技术新势力?

导读：FDM 3D打印是目前应用最广的一种3D打印技术，而且基本上所有的FDM 3D打印机都普遍使用PLA或是ABS等塑料线材作为打印材料。不过这种情况现在已经有了变化，一些FDM 3D打印机开始用塑料颗粒作为打印材料。本期，南极熊依照时间顺序，总结了近几年内国内外出现的颗粒3D打印的应用案例。

Sculptify推出David颗粒打印机

早在2014年7月，美国俄亥俄州哥伦布市公司Sculptify就曾推出一款名为David的新型打印机，它可以直接使用颗粒材料进行打印。David 3D打印机利用Sculptify开发的熔融层挤压技术（FLEX），让用户可以使用范围广泛、有着不同特性的颗粒材料进行打印。

David有着商品级的组件、可拆卸打印..和装载简单的系统，使David打印机使用简单、功能强大。因为颗粒是材料最小加工的形式，所以比起其他的耗材型打印机，David需要的材料成本显著低很多。

WASP新款三角洲3D打印机：使用颗粒材料，可打印1米大家具

在2014年，意大利3D打印机制造商WASP凭借超大型三角洲式建筑3D打印机一举成名。经过两年的发展，该公司于2016年4月份又推出了一款新型的3D打印机。据南极熊了解，这款同样是三角洲的新型机虽然没有他的前辈那样体型巨大，但相比于普通的桌面级设备还是大多了，可打印出近1米大的物体。

另外，它还有一些其它特点，比如为打印更大的物体，安装了直径4-10mm的大型喷嘴；使用的是颗粒材料而非当前普遍的线材；还有就是可根据不同要求定制化。其中，使用颗粒材料是一个很大的亮点，因为它可以明显降低打印成本。要知道，一卷1Kg线材的价格通常为30欧元左右，而同样重量的颗粒价格仅为3欧元。另外，这款新设备的挤出机也很强大，可在8小时之内处理约10公斤的颗粒，足以保证打印的连续性和质量。

Pollen三角洲3D打印机Pam：可使用多种颗粒状材料，速度高达400毫米/秒

2016年7月，法国3D打印机制造商Pollen推出了一款新型的三角洲式多材料桌面级3D打印机Pam。据南极熊了解，Pam采用了别致的木制外壳，构建体积为30厘米（直径）x 30厘米（高），打印速度最高可达400毫米/秒，分辨率最高可达40微米，具有自动校准，实时错误控制，云控制和智能支持等功能。另外，Pam还有一个亮点，就是使用的材料是颗粒状而非我们常见的线状。Pollen公司表示，之所以采用这样的设计是为了避免线材在使用时可能发生的卷曲情况。这些颗粒状材料可以有许多种，包括普通塑料、硅胶、复合材料等，均会储存在胶囊中。

江苏尤奈特新材料科技发布纳米级熔丝沉积木塑3D打印颗粒

2016年9月份，尤奈特公司推出了一种利用熔丝沉积技术合成的新型3D打印木塑颗粒，在当时属于国内首创，这种纳米级熔丝沉积木塑3D打印颗粒，具有强度高、不断丝、不堵孔、不坍塌、无翘曲变形、新型环保等优点，并且质优价廉，克服了传统材料价格高、能耗高、加工条件要求复杂苛刻、价格高的缺点，我们是国内市场中最具竞争力的生产厂家之一。

NFC(Natural fiber composite，天然纤维复合材料)是其中的一款木塑颗粒产品，它是用特殊处理的生物质材料（在阳光下生长的农作物秸秆等）和高性能树脂经特殊工艺方法制造而成，来源于可再生资源的热塑性树脂，特地为注塑成型的制品而设计。该产品绿色环保，易清洁、生物质纹理明晰，，所有产品都可以回收再利用易于加工，且加工温度低，可以充分利用客户原有的设备、模具和生产工艺，是客户升级换代产品的一个好选择。另外一款名为WPC材料是木塑复合材料，是目前国际上流行的新型环保高分子材料。主要以天然植物纤维如稻草、麦秆、棉杆、豆杆、草等天然植物秸秆，和独配的塑料合金，及自配的木塑复合相容剂为原料，最终得到高科技环保材料。

以色列Fleximatter开发出吃颗粒料、可染色的工业级高速3D打印机

2016年11月，以色列一家名为Fleximatter的公司开发一种吃颗粒料，还可染色的新型工业级高速3D打印机。这款工业机的打印尺寸为800 x 800 x 900mm，使用颗粒塑料挤出工艺，并能够对打印层染色，这在打印大型物件中并不常见。
据悉，机器本身采用了特殊的喷头设计，使得打印速度“极其快”，能够打印柔软材料、刚性材料、硬材料。打印系统配套了先进软件，并在以色列的一个在线商店上出售相关的彩色打印品。

深圳畅形微型FDM颗粒料挤出机支持金属、陶瓷、PEEK

早在2017年底，深圳市畅形增材科技有限公司就成功研发出Imagine Former系列热塑性颗粒料FGF 3D打印机。经过1年多的厂内测试及代理商装机调试，设备性能稳定，各项技术指标均达到国内国际领先水平。用MIM颗粒材料，打印的间接金属3D样件，脱脂烧结后304不锈钢样件的密度达7.5-7.6g/cm3。用PEEK颗粒材料打印出来的样件，密度与线材PEEK材料打印的样件一致，而材料成本降低40%以上。

据悉，畅形公司在完善Imagine Former系列热塑性颗粒料FGF 3D打印机的同时，一直致力于提高FGF挤出稳定性以及打印精度等技术指标，目前已有多项核心专利技术运用并定形IFM、IFP等几个系列多款3d打印机，适用于金属MIM颗粒、陶瓷CIM颗粒以及PEEK等各种热塑性颗粒材料。

畅形IFM1.0MIM颗粒金属3D打印机

畅形增材工程师介绍说，IFS小颗粒（粗粉）挤出喷嘴直径0.2-0.5mm，螺杆外径6-8mm，料筒长度仅70mm，长径比小至9-12，未来整体结构还可以更小。即使使用金属MIM颗粒材料（粒径0.8mm），也能长期稳定挤出。只要是热塑性材料，只要将其破碎成0.5-1.0mm之间的小颗粒，IFS系列3D打印机即可打印出你所需要的模型，这将会是熔融沉积3D打印模式进料方式的重大补充与改进。

3D公司众筹用塑料颗粒的Gigabot X 3D打印机

2018年3月，位于德克萨斯州奥斯汀的3D公司推出了一款大型颗粒挤出3D打印机Gigabot X，并且正在Kickstarter上众筹。支持者可以以9,500美元（约6万人民币）的价格购买Gigabot X 3D打印机。这是一种新型大幅面颗粒挤出3D打印机，可实现更快，更便宜和更环保的3D打印。Gigabot X建立在3D Gigabot 3+成功的基础上，同时减少对挤出塑料的依赖。它通过结合颗粒挤出系统来实现这一点，从而使大幅面3D打印机能够轻松打印再生塑料。

3D公司表示他们最大的梦想就是创建一个可以使用塑料垃圾进行打印的3D打印机，为此朝这个方向迈出的第一步便是直接颗粒挤出——使用熔化小块塑料代替输入材料的挤出细丝。后期，他们表示会开发一个完整的颗粒制造和打印系统：一个低成本的干燥机，研磨机和喂料系统，以配合Gigabot X 3D打印机。这种小型化的直接驱动系统使用从料斗上下来的颗粒塑料，通过加热桶推动，并通过喷嘴挤出，而不是使用长丝。

Colossus推出全球最大的可移动塑料颗粒3D打印机，打印速度15kg/h

2018年11月15日，3D打印机制造商Colossus首次在法兰克福的Formnext 2018上公开亮相。Colossus是一家位于比利时的跨国创业公司，他们的工程团队开发了一款大型3D打印机。例如，它采用熔融颗粒制造（FGF）系统，使其能够从大量的再循环和非再循环材料（如rPP和rPLA）中进行打印。它可以打印这么多材料的原因之一是挤出机可以达到400°C！但真正将这台机器与其他机器区分开的原因是它的打印速度为15千克/小时，它可以直接冲入小型工厂。打印头内置有除湿器，可提高质量控制，床身采用液体加热，可实现最佳的热量分配。Colossus的打印尺寸约为3×1.5米，可以打印家具和建筑模块。而且从一开始就是按照可移动设计的。

△Colossus的3D打印机跟集装箱一样

Colossus在与三菱的合作中测试了10种不同的材料化合物，而Colossus是第一台使用再生PET和PP型材的大尺寸打印机。Colossus还和One Project创建了一个公司联盟，可以处理从客户处收集的塑料废物，并以高质量的颗粒形式将其返回给客户进行打印。每台Colossus FGF 3D打印机都将根据客户的需求进行定制，无论是不同的地板和照明选项，还是将液体加热床换成电动床，安装空调或添加额外的冷却喷嘴。他们甚至会把它放在设计师的容器中并调整窗口大小。所有Colossus打印机均可配置为静态或可移动使用。未来版本将提供多材料打印和高达25公斤/小时的输出。

3d-figo颗粒料FFD技术3D打印机，支持陶瓷、金属

2019年11月19日，全球规模最大的3D打印专业展会Formnext在德国法兰克福举行，全球超800家3D打印上下游的厂商参展。南极熊在展会上看到一家德国做桌面级颗粒料金属3D打印机厂商3d-figo GmbH，这家公司展出了一项独具特色的设备和技术——Fused Feedstock Depositioning Procedure(FFD)技术。

这是一种从粉末注射成型（PIM）到3D打印的简便方法，使用MIM和CIM金属和陶瓷注射成型颗粒，进行混合堆叠3D打印成型，然后拿去烧结，最后得到固体金属或陶瓷零件。其优点非常明显：使用市场上本来就被广泛使用的材料，进行3D打印成型。这些材料已经在金属和陶瓷零件的生产中已经应用了很长时间，
已使用的材料/原料包括：
陶瓷类—Al2O3，ZrO2，Si3N4
金属类——100Cr6S，不锈钢，钛

△所使用的颗粒3D打印材料

WASP在 formnext 2019展出可以打印PEEK颗粒的高温FDM3D打印机

在2019年法兰克福Formnext展会期间，南极熊还注意到意大利WASP在本次展会上展出的Delta WASP 2040 TECH机型，它可以打印PEEK颗粒，PEEK或聚醚醚酮需要至少380°C的喷嘴温度才能挤出，该款3D打印机配备了用于颗粒的高精度高清挤出机，WASP公司表示，它具有完全绝缘的不锈钢高温腔，可以打印PEEK颗粒。

△聚醚醚酮颗粒Delta WASP 2040 TECH

三菱大尺寸颗粒料3D打印技术，可打印椅子、桌子和各种家具

在2019年德国法兰克福Formnext展会现场，三菱化学同样展出了它们的大尺寸颗粒料3D打印技术，主要用于建筑、家具等制作，并且和德国3F Studio合作打印了几款家具，都在本次展会展出，3F Studio是一家专门从事3D打印的表演建筑和面向未来的设计的工作室。

△大尺寸3D打印桌子

△三菱化学推出的3D打印颗粒料

大型、高速、颗粒料FDM 3D打印机厂商Titan Robotics

Titan Robotics是一家使用颗粒料的打印机厂商，该厂家在2019年举办的Formnext展会中也有亮相，它们的3D打印机与长丝和颗粒原料相互兼容。视同Atlas上的Titan颗粒挤出系统，可以利用低成本的树脂颗粒，这意味着与传统的丝材，可以节省多达10倍的材料成本。

ATLAS™是Titan Robotics推出的旗舰工业3D打印机，丝材和颗粒挤出系统兼容，Atlas 3D打印机上的颗粒挤出使用的是原始树脂塑料颗粒，而不是传统的长丝原料。由于Atlas坚固的框架和设计，所有Atlas型号均可使用Pellet Extrusion，颗粒挤出提高了零件的打印速度，将生产时间减少了10倍。可以3D打印的材料的数量和类型大大扩展，可以使用定制的复合材料，从非常柔软的橡胶塑料到坚固的高温或碳纤维填充塑料。高性能颗粒原料包括高温和高填充聚合物。与20％-50％的玻璃纤维，碳纤维，玻璃珠或有机纤维和矿物质的填充比兼容。经测试的Titan Robotics颗粒挤出材料包括：PC，PA，PPO，PEI，PPS，PPSU，PEEK，PEKK，MIIM。

△Titan Robotics

△大型、高速、颗粒料FDM3D打印机Atlas

△Titan Robotics使用的颗粒料

华领智造FDM超大型3D打印吃颗粒料，可实现高速打印

在2019年10月举办的首届TCT深圳展上，南极熊看到了华领智造发布的一款3D打印多色沙滩躺椅，它同样是由颗粒3D打印技术制作完成的。华领智造成立于2017年，作为国内大型工业级3D打印设备领先制造商，该公司旗下有大尺寸3D打印设备及原材料研发制造基地，并且可以提供专业定制化3D打印服务。

△3D打印的多色沙滩躺椅，800*800*700mm一体成型

△华领智造的3D打印基地

华领智造总经理告诉南极熊，他们的大尺寸3D打印机主要有以下特点：
1)        成型规格可以达到3×7米，在全球范围内来讲也算是非常大的；
2)        机器的打印速度非常快，每小时出料量可达20kg以上；
3)        增减材功能一体化，可以实现一边3D打印，一边CNC加工，工件出来就是属于较高精度的
4)        部件使用颗粒料，而不是丝材，材料成本大大降低，支持材料种类大大扩展。
5)        拥有自主研发的独家材料。M01是打印主材料，S01是支撑材料。本质是工程复合树脂塑料，硬度和铝合金一样，密度是却是1.3相当于铝的一半。材料自身是白色颗粒，还有半透明，颜色可以通过色母颗粒调配。
6)        机型除了尺寸有区别，主要配置区别还在有多少个3D打印头，去材料銑削是3轴还是5轴联动。

酷鹰发布国产粒料高速3D打印机——CoinRobotics，生产效率提高5到10倍

在2020年7月份举办的亚洲TCT展会上展会，上海酷鹰机器人对外发布了一款自主研发的最新小型粒料高速3D打印机（SGAM），该设备一经亮相便引发了极大关注。它采用颗粒料代替传统线材，配备其自主研发的大流量3D打印挤出机，打印效率可达传统线材打印的5-10倍。

SGAM是一款基于高速粒料打印的工业级3D打印机，采用集成3D打印控制、高速运动控制、环境温度控制、自动送料控制的一体化控制系统，标准工作空间1m*1m*1m。配备革命性高流量挤出技术的MKX打印头，可大幅提升打印效率。此外，使用颗粒材料进行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，在汽车部件及模型、医疗辅具、工业工具等领域有着广泛的应用。
此外，酷鹰机器人与谢亿民科技、万华化学基于各自的资源和优势，于TCT展会现场签订战略合作，三方就3D打印TPU材质建筑模具产品及其周边项目进行紧密合作。

展会现场，还展出酷鹰机器人的超大型复合材料模具解决方案在赛车、航空航天等领域的应用成果。

三方在酷鹰机器人为大会提供的3D打印“TCT”主形象字处完成签约

帝斯曼与3D打印机厂商合作，开发熔融颗粒制造（FGF）3D打印新应用

2020年9月27日，南极熊从外媒获悉，帝斯曼（DSM）与3D打印部件供应商Nedcam建立了新的合作，致力于开发熔融颗粒制造（FGF）3D打印技术的新应用。两家公司将开发和测试新的FGF材料、工艺和应用，用于海洋、可再生能源、建筑和基础设施行业。

帝斯曼应用开发专家认为FGF是一种关键技术，可以解决使用高填充聚合物制造结构性和大尺寸部件的需求。随着两家公司合作的进展，他们将寻求开发FGF 3D打印技术的新应用。FGF增材制造技术与熔融丝材制造(FFF)工艺类似，但它用切碎的颗粒状原料代替丝材作为材料来源。与FFF不同的是，FGF能够将颗粒原材料直接打印到成型..上，螺杆挤出系统能够一次打印出更大的体积。虽然FGF变得越来越普遍，但它仍然不像FFF那样可以自由使用。根据2018年的一项研究，由于减少了材料拉丝这个生产环节，FGF可能比现有的方法更环保。此外，与FFF技术相比，FGF特别适合于大幅面3D打印。因为FFF的挤出速度常常受到线材的限制，而FGF技术则克服了这些限制，能够通过其螺杆挤出系统挤出大量材料。

帝斯曼的FGF技术一经推出就受到了业内的极大认可，在2019年的5月，DSM就曾宣布与大型3D打印机供应商CEAD建立合作伙伴关系，以为FGF技术开发新的原料，工具和最终用途的应用。随后，DSM又与JuggerBot展开合作，进一步探索“ FGF打印的未开发潜力”，以满足制造商对大型3D打印应用的需求。该开发计划将利用JuggerBot的新型P3-44颗粒3D打印机与DSM的Arnite AM8527材料（一种玻璃纤维增强的PET产品，用于熔融颗粒制造增材制造）相结合。为汽车和建筑等众多行业的工具和大型结构部件提供经济高效的解决方案。

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