在3D打印社區(qū)中，基于細(xì)絲的擠出是一種非常普遍的做法，但擠出僅需要使用細(xì)絲就沒有必要，至少就FFF 3D打印機(jī)而言。為了成功地將材料層沉積到3D打印物體上，F(xiàn)FF系統(tǒng)只需要一個(gè)易于控制的物料流，無論是使用沖頭式還是注射式打印機(jī)或顆粒擠出機(jī)系統(tǒng)。

在顆粒擠出的過程中，使用螺桿作為進(jìn)料機(jī)構(gòu)來移動(dòng)和熔化料筒內(nèi)的物料，然后將其從熱模具中取出。顆粒擠出是一個(gè)穩(wěn)定的過程，在3D打印材料中提供了更多的靈活性和選擇性，但是螺桿式顆粒擠出機(jī)設(shè)計(jì)雖然具有許多優(yōu)點(diǎn)，但比其他方法更為復(fù)雜。但是這種類型的系統(tǒng)是來自新西蘭奧克蘭梅西大學(xué)的一個(gè)研究小組正在努力創(chuàng)造的。

來自大學(xué)工程與先進(jìn)技術(shù)學(xué)院的增材制造中心的研究人員一直在開發(fā)和表征一種微型顆粒擠出機(jī)，以及伴隨的3D打印系統(tǒng)。

來自增材制造中心的機(jī)電一體化和機(jī)器人高級(jí)講師Khalid Mahmood Arif博士告訴3DPrint.com：“該顆粒擠出機(jī)是根據(jù)滿足小規(guī)模系統(tǒng)尺寸，速度和要求的首要原則而設(shè)計(jì)的。 據(jù)我們所知，這是第一次不僅開發(fā)出顆粒打印機(jī)，而且還對(duì)其強(qiáng)度，表面質(zhì)量和打印部件的一致性進(jìn)行了科學(xué)的表征?！?/span>

該研究團(tuán)隊(duì)在國際先進(jìn)制造技術(shù)雜志上發(fā)表了一篇題為“3D打印生物聚合物顆粒的擠出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)”的論文。 合著者包括Sean Whyman，Arif博士和Massey Agritech伙伴關(guān)系研究中心內(nèi)的Robotics教授Johan Potgieter教授。

根據(jù)摘要，“擠出系統(tǒng)是任何融合沉積式3D打印技術(shù)的組成部分。然而，在商業(yè)和愛好者打印機(jī)中發(fā)現(xiàn)的擠出機(jī)設(shè)計(jì)大多適用于長(zhǎng)絲形式的材料。盡管用絲線印刷本身不是問題，但是可能不容易獲得絲線形式或不具有商業(yè)可行性的材料的印刷仍未被開發(fā)，例如生物聚合物和材料混合物。在研究和愛好者空間中，這尤其是一個(gè)問題，因?yàn)橛∷囊延∷⒉考厥盏母鞣N材料或材料的能力可能是最重要的。本文介紹了一種用于生物聚合物3D打印的基于顆粒的擠出系統(tǒng)。系統(tǒng)根據(jù)第一原理設(shè)計(jì)，因此可以通過參數(shù)調(diào)整或輕微的硬件修改擴(kuò)展到其他材料。一個(gè)強(qiáng)大的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了使用非常規(guī)但簡(jiǎn)單化的方法。擠出系統(tǒng)使用一系列控制因素在印刷過程中生成一致的材料輸出。該平臺(tái)和周圍的流程被設(shè)置，以便可以使用軟件來定義打印參數(shù);這允許更簡(jiǎn)單地適應(yīng)不同的材料。通過廣泛的印刷和測(cè)試印刷部件，證明了擠出機(jī)的實(shí)用性?！?/span>

在這篇論文中，研究人員討論了他們的顆粒擠出機(jī)的設(shè)計(jì)和開發(fā)，該顆粒擠出機(jī)可以擠出生物聚合物和更常見的3D打印聚合物（如PLA）的混合物，顆粒長(zhǎng)度和直徑為1 - 3毫米。

該團(tuán)隊(duì)從頭開始設(shè)計(jì)了輕量級(jí)系統(tǒng)，嚴(yán)重依賴基本擠出理論，使所有工作都能按照應(yīng)有的方式進(jìn)行。該顆粒擠出機(jī)具有諸如溫度控制，液體冷卻和受控顆粒進(jìn)料等先進(jìn)特征，并且還包括驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，用于成形材料輸出的擠出模具，用于供給適量材料的料斗系統(tǒng)以及用于擠出螺桿的擠出螺桿運(yùn)輸顆粒。

“我們的顆粒擠出機(jī)的設(shè)計(jì)在很多方面與傳統(tǒng)的顆粒擠出工藝非常相似，”該論文寫道。 “這是一臺(tái)簡(jiǎn)單的全尺寸單螺桿擠出機(jī)，可以與消費(fèi)者規(guī)模的3D打印平臺(tái)一起工作。擠出機(jī)垂直安裝有控制聚合物輸入的滴液加料器，引導(dǎo)和保持材料的料斗，加熱聚合物的加熱帶以及圍繞擠出機(jī)頸部的液體冷卻回路?！?/span>

擠出系統(tǒng)的目標(biāo)是能夠始終如一地打印出與聚合物混合的Harakeke亞麻纖維，而不會(huì)燃燒。

該團(tuán)隊(duì)使用兩種不同的擠出機(jī)設(shè)計(jì)打印出各種物品，然后測(cè)試3D打印部件的機(jī)械性能，以查看兩種設(shè)計(jì)之間的打印質(zhì)量是否有明顯差異，從而使他們的新系統(tǒng)通過其步伐。

結(jié)論是：“擠出機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)造就了一個(gè)小巧輕便的裝置，它可以安裝在開源掃描系統(tǒng)上，用于像絲基對(duì)應(yīng)物一樣的打印?！?/span>