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颗粒挤出 3D 打印成型技术(PEM)工作原理,聚合物 3D 打印的工业级新势力- TCT 深圳 3D 打印展前瞻聚合物材料篇

文章和图片来源:        时间:2025.07.02        点击率: 338

在聚合物 3D 打印技术的版图中,颗粒挤出 3D 打印成型技术(Pellet Extrusion Modeling,简称 PEM )正以独特的工业适配性,成为制造业升级的新引擎。作为 MEX(熔融沉积成型技术 )家族中面向工业化生产的关键分支,颗粒挤出 3D 打印成型技术(PEM)凭借原材料灵活、成型效率高、力学性能优的特点,从原型制造到小批量生产,持续拓宽 3D 打印的应用边界。借 TCT 深圳 3D 打印展契机,我们深度解析颗粒挤出 3D 打印成型技术(PEM)的底层逻辑、应用场景与发展潜力,探寻这项技术如何重塑聚合物加工生态。

 

颗粒挤出 3D 打印成型技术(PEM)的运作核心,围绕颗粒材料 - 熔融挤出 - 逐层沉积展开。它使用塑料颗粒(通常称为颗粒料或pellets)作为原料,通过加热和挤出的方式逐层构建三维物体。

利用颗粒进行3D打印需要在其打印机上使用Pollen AM的挤出机(来源:Pollen AM

颗粒挤出 3D 打印成型技术(PEM)工作原理:

塑料颗粒:PEM技术使用的原料是塑料颗粒,这些颗粒是聚合物材料的初始形态,常见于塑料工业。

加热和塑化:塑料颗粒在挤出头的加热区被加热至熔融状态,变成可流动的塑料熔体。

选择性沉积:熔融的塑料通过喷嘴单元被选择性地沉积在构建平台上,通常是按照零件的截面轮廓进行。

逐层构建:每一层塑料沉积并固化后,构建平台下降一个层的厚度,然后进行下一层的沉积,这个过程逐层重复,直到整个零件打印完成。

 

这一过程的关键优势,在于原材料的去丝材化。塑料颗粒无需经历拉丝加工,直接使用工业级原料,大幅降低材料成本(丝材加工环节通常会增加 30% - 50% 的成本 );同时,颗粒材料的仓储、运输更便捷,适合大规模工业应用。此外,颗粒挤出 3D 打印成型技术(PEM)喷头的挤出流量可精准调控,结合大尺寸打印平台,能高效生产大型、厚壁的聚合物零件,突破传统 FDM 设备的成型尺寸与效率限制。

 

颗粒挤出 3D 打印成型技术(PEM)的材料兼容性,为工业制造提供了多元选择。从通用塑料(如 PPPEABS )到工程塑料(如 PAPCPOM ),再到特殊改性材料(如碳纤维增强、阻燃、抗静电颗粒 ),均可作为颗粒挤出 3D 打印成型技术(PEM)的加工对象。例如,在汽车制造领域,利用 PP 颗粒打印大型内饰件模具,成本仅为传统模具的 1/3,且能快速响应设计迭代;在航空航天地面设备生产中,采用碳纤维增强 PA 颗粒,打印轻量化结构件,强度媲美金属件,实现减重 30% 以上;电子工业则通过抗静电 PC 颗粒,制造高精度的电子设备外壳,满足静电防护需求。

3DXTech提供颗粒和长丝材料(来源:3DXTech

 

在工业生产中,颗粒挤出 3D 打印成型技术(PEM)已成为高效制造的代名词。产品研发阶段,企业可利用颗粒挤出 3D 打印成型技术(PEM)快速打印 1:1 比例的大型功能原型。比如,船舶制造企业打印全尺寸的舱室模型,验证管路布局与设备安装可行性;工程机械厂商打印挖掘机驾驶室原型,评估人机工程学设计。小批量生产场景下,颗粒挤出 3D 打印成型技术(PEM)更是展现出柔性制造优势 —— 无需开模,直接打印定制化零件(如自动化产线的专属夹具、物流行业的异形托盘 ),交付周期缩短至传统制造的 1/5 ,成本降低 40% 以上。

灯具由 Slicelab 设计,使用 PETG 颗粒在 EXT 1270 Titan 颗粒打印机上 3D 打印而成。

 

随着技术迭代,颗粒挤出 3D 打印成型技术(PEM)正逐步渗透到大规模生产环节。通过多喷头协同打印、连续挤出控制系统优化,颗粒挤出 3D 打印成型技术(PEM)设备的成型效率提升至传统 FDM 3 - 5 倍,可实现批量定制生产。例如,家具制造企业采用颗粒挤出 3D 打印成型技术(PEM),为客户定制个性化沙发框架,在同一生产周期内,同时生产上百件不同设计的产品,既保留定制化优势,又具备工业化生产的规模效应。

 

尽管颗粒挤出 3D 打印成型技术(PEM)优势显著,但发展仍面临挑战。一方面,设备研发门槛高,高精度颗粒送料系统、多温区温控喷头的设计与制造,需要深厚的机械工程与材料学积累;另一方面,工艺标准化程度低,不同材料、不同零件的打印参数(如温度、挤出速度、层厚 )需大量测试验证,制约技术快速普及。

蒸汽休闲椅,由 Slicelab 设计,使用 PETG 颗粒在 EXT 1270 Titan 颗粒 3D 打印机上 3D 打印而成。

 

未来,颗粒挤出 3D 打印成型技术(PEM)的突破方向清晰可见:硬件端,开发智能调控的颗粒送料系统(如基于视觉反馈的堵塞预警与自清洁模块 )、多材料协同打印喷头(实现不同性能颗粒的同步挤出 );软件端,构建材料 - 工艺数据库,结合 AI 算法实现打印参数的自动优化;应用端,拓展生物可降解颗粒、金属基复合颗粒的加工,瞄准绿色制造与高端装备领域。

 

TCT 深圳 3D 打印展现场,将是颗粒挤出 3D 打印成型技术(PEM)实力的绝佳展示窗口。在这里,你能近距离观察颗粒挤出 3D 打印成型技术(PEM)设备的高效打印流程 —— 从颗粒上料到大型零件成型,感受工业级 3D 打印的速度与精度;亲手触摸碳纤维增强、阻燃等特殊材料打印的零件,体验材料科技与制造工艺的融合;与行业专家深度交流,聆听颗粒挤出 3D 打印成型技术(PEM)在汽车、航空、电子等领域的最新应用案例,洞察技术落地的真实路径。无论你是制造业工程师、企业决策者,还是 3D 打印技术爱好者,TCT 深圳 3D 打印展都将为你解锁颗粒挤出 3D 打印成型技术(PEM)的无限可能。快来加入这场行业盛会,与全球创新者共探颗粒挤出 3D 打印成型技术(PEM)驱动的制造变革!

 

2025910-12

深圳会展中心(福田)3号馆

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时间与地点

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深圳会展中心(福田)

 

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