返璞歸真，線材FDM的替代解決方案——顆粒3D打印

導(dǎo)讀：在大多數(shù)人的印象中，F(xiàn)DM 3D打印工藝多是通過(guò)沉積熔融材料（通常以塑料絲的形式）來(lái)創(chuàng)建層，這是一種經(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?；蚱渌w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(guò)使用顆粒形式的熱塑性塑料來(lái)逐層制造零件。越來(lái)越多的公司正在開(kāi)發(fā)使用這種類(lèi)型材料的機(jī)器，甚至是那些標(biāo)準(zhǔn)的3D打印機(jī)也可以設(shè)計(jì)出相應(yīng)的解決方案，從而與顆粒材料兼容。

塑料顆粒是通過(guò)所謂的造粒而獲得的顆粒狀材料。在這個(gè)過(guò)程中，這些材料可以是化學(xué)合成品、塑料、復(fù)合材料或礦物，被塑造成顆粒狀的壓縮物料。這些類(lèi)型的資源主要用于注射成型，盡管正如我們所提到的，它們?cè)?D打印領(lǐng)域中變得越來(lái)越被重視，但事實(shí)證明，比起當(dāng)下流行的的線材軸供料模式，顆粒喂料在增材制造中的使用頻次還是有些低。兩種供料模式看起來(lái)很矛盾，因?yàn)殚L(zhǎng)絲也是由顆粒制成的，但在打印中直接使用顆粒將在整個(gè)過(guò)程中節(jié)省一整個(gè)中間步驟。

△由Tumaker開(kāi)發(fā)的顆粒擠出機(jī)（圖片來(lái)源：3Dnatives）

顆粒原料和3D打印

需要記住的一點(diǎn)是，顆粒和長(zhǎng)絲需要不同的擠出機(jī)來(lái)滿(mǎn)足你的打印需求。與長(zhǎng)絲相比，顆粒擠出機(jī)有一個(gè)整體的料倉(cāng)，它逐漸吸收材料并將其推入熔化區(qū)。在那里，顆粒被軟化到所需的濃度，之后塑料通過(guò)噴嘴噴出并沉積在打印平臺(tái)上。雖然與長(zhǎng)絲擠出相比，這個(gè)過(guò)程可能看起來(lái)有點(diǎn)復(fù)雜，但它有許多真正有趣的好處，我們將在下面看到。

至于顆粒3D打印的主要優(yōu)勢(shì)，我們發(fā)現(xiàn)由于材料成本低和制造時(shí)間短，零件的最終成本明顯降低。通過(guò)這種方式，我們可以獲得一種理想的技術(shù)，用于生產(chǎn)長(zhǎng)系列或大型部件，否則將無(wú)法完全獲利。另一個(gè)積極的觀點(diǎn)是減少制造過(guò)程中的卡料狀況，因?yàn)檫@是使用長(zhǎng)絲工作時(shí)常見(jiàn)的打印問(wèn)題。最后，使用顆粒的增材制造使其有可能通過(guò)在同一托盤(pán)中結(jié)合不同顏色的塑料顆粒來(lái)創(chuàng)建多色部件。

但在使用顆粒時(shí)，特別有趣的是可以獲得的最終特性。在使用長(zhǎng)絲時(shí)，必須知道它們的物理和化學(xué)特性與原材料不完全相同。事實(shí)上，當(dāng)我們制造長(zhǎng)絲時(shí)，需要對(duì)原材料進(jìn)行加熱，這反過(guò)來(lái)又會(huì)降低其特性。我們對(duì)其加熱越多，其降解就越明顯。然后，我們不得不添加添加劑以減少這種降解。因此，得到的結(jié)果與初始材料有很大的不同。然而，通過(guò)從一開(kāi)始就使用顆粒，就不需要經(jīng)過(guò)這些轉(zhuǎn)化，使用戶(hù)能夠繞過(guò)這些降解，并更接近用于注塑成型的塑料的化學(xué)和物理特性。

就缺點(diǎn)而言，值得一提的是，目前顆粒狀3D打印不像長(zhǎng)絲那樣普遍化，所以開(kāi)發(fā)適應(yīng)這些材料的擠出機(jī)可能有些困難。此外，在逐層創(chuàng)建部件時(shí)，顆粒不像長(zhǎng)絲那樣相互連接，而是分散的。這使得控制流速的變化不太容易，而流速的變化對(duì)于更復(fù)雜的部件來(lái)說(shuō)是必要的。

△顆粒允許減少成本和制造時(shí)間

正如我們所看到的，顆粒3D打印的日益普及正在鼓勵(lì)越來(lái)越多的公司開(kāi)發(fā)自己的制造解決方案。一個(gè)例子是西班牙項(xiàng)目Tumaker，它的顆粒3D打印機(jī)適應(yīng)每個(gè)用戶(hù)的需求，美國(guó)公司Titan Robotics也為用戶(hù)提供了在其Atlas打印機(jī)上用顆粒打印的機(jī)會(huì)。

這種新趨勢(shì)是否意味著線材3D打印模式的終結(jié)？增材制造行業(yè)中會(huì)出現(xiàn)哪些押注于這項(xiàng)技術(shù)的新玩家？只有未來(lái)才能給出答案。