在 3D 打印的技术矩阵中,材料挤出(MEX)家族不断拓展边界,糊状挤出成型(Paste Extrusion Modeling,PEM)技术便是其中独特的存在。它突破传统 3D 打印对丝材、粒料的依赖,以糊状材料为 “墨水”,借精准挤出沉积,将陶瓷、金属糊料等转化为复杂构件。而作为全球增材制造交流的核心平台,TCT 深圳 3D 打印展 成为解码 PEM 技术、洞察其制造潜力的关键窗口,带你探寻糊状材料的成型奥秘。
一、糊状挤出成型PEM技术:糊状材料的 “精准塑形术”
(一)技术本质:糊料的 “逐层筑造”
传统材料挤出技术多聚焦丝材、熔融态塑料,而糊状挤出成型(Paste Extrusion Modeling,PEM)技术 另辟蹊径:以糊状材料(如陶瓷糊、金属糊、食品糊等,具备一定粘度与触变性 )为原料,通过活塞 - 喷嘴或泵浦系统,将糊料逐层精准挤出沉积,经干燥、烧结(或固化 )等后处理,形成致密功能零件。这种 “糊料筑造” 逻辑,让 PEM 技术天生适配高粘度、非熔融态材料 的成型,为陶瓷、金属等难加工材料的 3D 打印提供新路径。
(二)糊状挤出成型(PEM)技术工作原理:从糊料到零件的蜕变
PEM 技术的制造流程,可拆解为四大核心步骤
1. 糊状材料准备
PEM 使用的材料为糊状,是一种将陶瓷粉料与有机粘结剂和塑化剂组成的混合物,经过混炼、陈腐、塑化等工序制成的糊料,然后将糊料装入专用挤出机进行挤出作业的工艺。
糊料的 “配方设计” 是基础 —— 陶瓷粉料(如氧化铝、氧化锆 )与有机粘结剂(如 PVA、PEG )、塑化剂(如甘油 )需精准配比,确保糊料具备合适的粘度、触变性(静止时呈半固态,受力挤出时呈流动态 ),既要保证挤出顺畅,又要维持沉积后的形状稳定性。
2. 糊料的选择性沉积
Materials is selectively dosed layer by layer locally by a piston-nozzle or pump unit.
活塞 - 喷嘴或泵浦系统如同 “糊料注射器”,根据数字模型的切片信息,控制糊料的挤出量与位置。通过精准调节压力、流速,糊料从喷嘴挤出,逐层沉积在构建平台上,实现 “按需赋形”。这一步的挤出精度 决定了零件的细节分辨率,如制造陶瓷微流道,需控制糊料挤出宽度在几十微米级别。
3. 层与层的固结定型
每一层糊料沉积后,依靠自身的触变性与粘结剂作用,初步定型。随着层数增加,构建平台微调,确保新层与旧层紧密结合。部分糊料在沉积过程中,可通过原位干燥(如热风、红外加热 )加速定型,提升层间结合强度,避免坍塌、变形。
4. 后处理致密化
成型后的糊料生坯(称为 “绿坯” )需经过脱脂、烧结(陶瓷糊 )或固化、渗金属(金属糊 )等后处理。脱脂去除有机粘结剂,烧结让陶瓷颗粒冶金结合(如氧化铝陶瓷烧结温度约 1500℃ ),最终获得致密、高性能的功能零件(如陶瓷结构件、金属注射成型坯体 )。
二、糊状挤出成型PEM 技术的核心优势:五大维度突破材料成型边界
在 TCT 深圳 3D 打印展的技术对比中,PEM 技术凭借五大优势,成为难加工材料制造的 “利器”:
(一)材料适配广:“糊状材料” 的包容者
PEM 技术支持陶瓷、金属、食品、生物医用 等多种糊状材料成型。从氧化铝陶瓷糊、不锈钢金属糊,到巧克力糊、细胞负载生物糊,只要材料具备合适的流变特性,均可通过 PEM 技术打印,为材料科学与跨学科应用(如生物 3D 打印、陶瓷艺术创作 )提供支撑。
(二)成型复杂度高:“复杂结构” 的实现者
借助糊料的精准挤出与逐层沉积,PEM 技术可制造复杂三维结构 ,如陶瓷 lattice 结构、金属注射成型的复杂内腔零件、食品行业的创意造型。在 TCT 深圳 3D 打印展的案例展示中,PEM 技术制造的陶瓷镂空雕塑、金属齿轮生坯,充分展现了 “复杂结构自由成型” 的能力,突破传统陶瓷、金属加工对模具的依赖。
(三)成本可控化:“模具替代” 的践行者
对于小批量、定制化的陶瓷、金属零件,传统制造需开模(如陶瓷注浆模具、金属压铸模具 ),成本高昂、周期漫长。PEM 技术无需模具,设备成本仅为传统模具制造的 1/10 - 1/5 ,且糊料原料价格亲民(如陶瓷粉料公斤级成本 ),适合科研打样、小批量生产,让 “定制化难加工材料零件” 不再昂贵。
(四)工艺灵活性强:“原位调控” 的掌控者
PEM 技术可在打印过程中实时调控糊料特性 ,如通过改变挤出压力调整糊料流速,通过加热 / 冷却控制糊料粘度。对于梯度功能材料(如成分渐变的陶瓷糊 ),还可通过多通道糊料供给系统,实现 “逐层变材料” 打印,制造具备梯度性能的零件(如陶瓷 - 金属复合结构 )。
(五)绿色制造潜力:“材料复用” 的倡导者
PEM 技术的糊料可回收复用 —— 未沉积的糊料、打印失败的生坯,经简单处理(如重新混炼、调整粘度 )可再次投入打印,材料利用率超 90%。相比传统陶瓷、金属加工的高废料率(如切削加工废料率超 50% ),PEM 技术契合 “绿色制造” 理念,降低环境负担。
三、糊状挤出成型PEM技术的行业渗透:五大领域的 “糊状制造革命”
在 TCT 深圳 3D 打印展的应用案例库中,PEM 技术已深度赋能五大行业,重塑材料成型方式:
(一)陶瓷制造:“复杂陶瓷” 的高效生产者
陶瓷行业对 “复杂结构、高性能” 陶瓷零件需求激增。PEM 技术可制造氧化铝陶瓷换热器(带复杂流道,提升换热效率 )、氧化锆陶瓷义齿(个性化定制,精度达数十微米 )。通过精准控制糊料成分与烧结工艺,PEM 陶瓷零件的致密度、力学性能媲美传统工艺,而制造周期缩短 50% 以上,在 TCT 深圳 3D 打印展的陶瓷专区,成为陶瓷企业数字化转型的 “新引擎”。
(二)金属注射成型:“精密金属件” 的预成型者
金属注射成型(MIM)依赖 “喂料(金属糊 )- 注射 - 脱脂 - 烧结” 流程,PEM 技术可替代传统注射模具,直接打印金属喂料生坯(如不锈钢齿轮、钛合金骨科植入体生坯 )。借助 PEM 的复杂结构成型能力,可制造带内部镂空、渐变结构的 MIM 生坯,拓展 MIM 工艺的应用边界,在 TCT 深圳 3D 打印展的金属加工专区,备受精密金属制造企业关注。
(三)食品制造:“创意美食” 的定制师
食品行业追求 “个性化、创意化” 产品,PEM 技术可打印巧克力造型(复杂艺术图案、定制文字 )、营养糊料食品(按需调配成分,如高蛋白糊、膳食纤维糊 )。通过控制糊料配方与挤出路径,PEM 技术让食品从 “标准化量产” 迈向 “定制化体验”,在 TCT 深圳 3D 打印展的食品科技专区,成为美食创新的 “新宠”。
(四)生物医疗:“个性化植入体” 的构建者
生物医疗领域对 “个性化、生物适配” 植入体需求迫切。PEM 技术可打印生物陶瓷骨支架(仿生骨小梁结构,促进骨整合 )、细胞负载生物糊支架(用于组织工程,精准控制细胞分布 )。借助糊料的生物相容性与成型灵活性,PEM 技术为精准医疗提供 “个性化植入体制造” 方案,在 TCT 深圳 3D 打印展的医疗专区,成为生物医疗创新的 “关键技术”。
(五)艺术创作:“陶瓷艺术” 的数字化工具
陶瓷艺术追求 “独特造型、精细工艺”,PEM 技术可助力艺术家创作复杂陶瓷雕塑(如镂空花瓶、抽象造型 )、定制陶瓷饰品(微纳纹理、个性化图案 )。相比手工捏塑的局限性,PEM 技术可实现数字模型的精准还原,让陶瓷艺术从 “手工创作” 迈向 “数字化 + 手工” 融合创新,在 TCT 深圳 3D 打印展的艺术专区,成为艺术家探索创意边界的 “新媒介”。
四、TCT 深圳 3D 打印展:糊状挤出成型PEM技术的 “产业助推器”
为何 TCT 深圳 3D 打印展是 PEM 技术落地的 “核心枢纽”?这三大价值,让技术与产业无缝对接:
(一)技术全链展示:从糊料到成品的完整生态
展会汇聚 PEM 设备商(如 Ceramaker、3D Ceram )、糊料供应商(如 InnoMateria、Formulaction )、后处理服务商,现场演示 “糊料挤出 - 沉积 - 烧结” 全流程,展示陶瓷、金属、食品等不同领域的 PEM 成型零件。观众可直观看到 “糊状材料如何筑造成功能零件”,一站式了解技术生态。
(二)行业需求对接:痛点与方案的精准匹配
陶瓷企业需要 “复杂陶瓷零件制造方案”,金属加工厂商寻求 “MIM 生坯定制化技术”,食品企业探索 “创意美食打印方案”——TCT 深圳 3D 打印展搭建 “需求 - 技术” 对接会,PEM 技术的设备商、服务商现场 “解题”,推动技术从 “实验室” 走进 “工厂 / 工作室”。
(三)技术趋势洞察:现在与未来的演进方向
PEM 技术如何突破 “糊料粘度限制”(实现更高固相含量、更优流变性能 )?怎样拓展 “多材料协同打印”(如陶瓷 - 金属 - 聚合物糊料混合 )?在 TCT 深圳 3D 打印展的 “增材制造论坛” 上,全球专家共同探讨。从糊料配方优化(环保粘结剂、高稳定性 )到设备智能化(AI 挤出路径优化、在线监测 ),预判技术未来,为企业布局提供参考。
奔赴 TCT 深圳 3D 打印展,解锁 PEM 技术的 “糊状魔法”
如果你是陶瓷工程师,想突破复杂陶瓷制造瓶颈;是金属加工者,探索 MIM 生坯定制化路径;是食品创新者,追求创意美食打印方案;或是艺术创作者,渴望陶瓷艺术数字化转型 ——TCT 深圳 3D 打印展 就是你的 “技术新阵地”!
来展会现场,亲手触摸 PEM 技术制造的糊状成型零件,看糊料如何在喷嘴下精准挤出固结,听行业大咖解读技术在各领域的最新应用。无论你是技术实践者、行业决策者,还是创新探索者,都能在 TCT 深圳 3D 打印展中找到 PEM 技术的 “落地密码”,共同开启糊状材料增材制造的 “塑形新时代”!
2025年9月10-12日
深圳会展中心(福田)3号馆
深圳3D打印展会,与您不见不散!
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TCT Shenzhen 2025
时间与地点
9月10日 09:00 - 17:30
9月11日 09:00 - 17:30
9月12日 09:00 - 15:00
深圳会展中心(福田)
【关于TCT深圳展】
与TCT亚洲展不同,TCT深圳展将立足粤港澳大湾区,辐射华南、西南及东南亚市场,集中关注消费电子、模具制造、珠宝首饰以及牙科医疗行业,为这些行业提供包括原型件制作、复杂构件一次成型和定制化产品。您会在TCT深圳展发现更多、更具创新性和本土化解决方案,聆听来自行业终端用户和服务商的分享他们如何通过这些技术降低成本、提高效率,并创造新的商业模式。探索以增材制造为首的数字化制造技术革新浪潮,深度解析技术背后经济性等核心问题。