什么是材料挤压（完整指南）

材料挤出是一种增材制造(AM) 技术，它沉积复合材料或热塑性材料的连续长丝，以逐层构建 3D 零件。灯丝通过加热的挤出喷嘴从线轴进料，该喷嘴加热材料并将其沉积到构建平台上。

虽然它不像其他增材制造工艺那样准确或快速，但材料挤压技术和材料价格低廉，使其成为最流行的家庭爱好级使用的3D 打印方法。在工业环境中，材料挤出用于快速原型制作。

材料挤出过程的工作原理如下：

1. 加热的喷嘴将材料沉积到构建平台中以创建最终对象的第一个横截面切片
2. 根据需要添加更多层，由于温度控制或通过使用化学试剂，每一层都与最后一层融合

内容

• 优点
• 缺点
• 应用
• 例子
• 常见问题
• 结论

优点

材料挤出具有一系列优势，如下所示：

• 低设置和运行成本
• 提供多种印刷材料
• 易于学习和用户友好
• 能够生产印刷公差为 +/- 0.1 (+/- 0.005″) 的零件
• 较薄或较小零件的打印时间相对较短
• 低温工艺
• 设备体积小，可在家中使用
• 无需监督

缺点

尽管有许多优点，但也有一些与材料挤出过程相关的缺点，如下所示：

• 打印材料有毒
• 工艺可以留下可见的层线
• 创建分辨率更高的部件或在较宽的打印区域上沉积可以显着增加打印时间
• 挤出头必须保持运动，以防止沉积材料隆起
• 某些结构可能需要支撑材料
• 零件容易变形、分层和其他与温度波动相关的问题
• 沿垂直 Z 轴的零件强度往往较差。

应用

材料挤压由于其低复杂性、易于实施以及与市售材料的兼容性而被用于商业、研究和业余爱好者领域。应用包括创建功能工程原型和系统，包括用于临床用途。

例子

材料挤出技术的示例包括复合丝制造 (CFF)、熔丝制造 (FFF) 和熔融沉积成型 (FDM)。

与其他 3D 打印工艺类似，材料挤出涉及通过喷嘴拉取材料，在喷嘴中逐层加热和沉积材料。喷嘴能够沿着平台水平移动，平台随着每一层的沉积而上下移动。为了获得准确的结果，挤出的材料需要在恒定压力下作为稳定的流通过喷嘴进料。

使用 CFF，同时使用两个打印头喷嘴，一个按照通常的材料挤压工艺创建部件的外壳和内部矩阵，而另一个在打印部件内部沉积一根连续的复合纤维以增加强度。这可以制造出强度与金属相当的零件。

材料挤压通常用于廉价的家用和业余 3D 打印机，尽管它也用于更多的工业环境，例如通过混凝土挤压建造建筑物或为医疗行业制造人体组织和器官。

常见问题

什么是材料挤压？

材料挤出增材制造技术涉及通过挤出喷嘴输送热塑性或复合材料的连续长丝，以构建 3D 零件。

塑料丝被加热并分层放置在构建平台上，材料挤出通常用于家庭、制造和工业环境，用于创建非功能性原型和具有成本效益的快速原型制作，用于产品的迭代。

材料挤出使用什么材料？

材料挤出可以适应多种材料的使用，最流行的是热塑性塑料，如丙烯腈丁二烯苯乙烯 (ABS)、脂肪族聚酰胺（PA，又名尼龙）、高抗冲聚苯乙烯 (HIPS)、聚乳酸 (PLA) 和热塑性聚氨酯（TPU）。

最近，聚醚醚酮 (PEEK) 和聚醚酰亚胺 (PEI) 等塑料材料以及陶瓷、混凝土和巧克力等糊状材料已使用该技术成功挤出。

材料挤出也可以与复合材料一起使用，只要基体热塑性材料的数量足以保证各层之间的融合即可。这意味着打印部件中可以包含木材、金属甚至碳纤维等材料。

结论

材料挤压是一种常用的增材制造（或 3D 打印）技术，在国内和工业环境中都被业余爱好者使用。能够沉积一系列材料来构建 3D 部件，它的工作原理是通过一个（或多个）加热喷嘴将单层材料放置到构建平台上。

尽管其他增材制造技术可以更快地生产更大的物体，并且提供比材料挤压更高的质量水平，但由于其易于使用以及相对便宜的设置和运营成本，该技术仍被广泛用于原型制作。