所有 3D 打印长丝都是以颗粒形式（塑料小颗粒）开始的，那么为什么不跳过长丝并直接使用原材料进行打印呢？

直接使用聚合物颗粒进行打印——这种工艺通常被称为熔融颗粒成型 (FGF) 或直接挤出——不仅可以节省成本（每公斤打印成本估计可降低 65% 至 90%），而且可以更快地打印大型部件，更重要的是，您可以直接使用自己切碎的失败打印件、支撑物和其他塑料废料进行打印。颗粒比线材更便宜，不仅因为省去了一道加工工序，还因为颗粒状塑料已用于注塑成型和其他类型的制造工艺，因此颗粒市场巨大，竞争更激烈，从而保持较低的价格。可用的颗粒种类繁多，从聚乳酸 (PLA) 到耐高温工程级热塑性塑料，例如增强尼龙和聚醚醚酮 (PEEK)。

过去五年，工业级颗粒进料挤压式3D打印机发展迅猛，而桌面级3D打印机则日渐式微。目前，这项技术似乎只适用于需要大量材料的大型部件，且经济实用。

虽然注重环保的消费者可能希望将打印失败的模型重新送回机器，但产品生态系统（塑料粉碎机和价格实惠的颗粒3D打印机）尚未成熟。目前，市面上只有少数几款桌面型3D打印机，主要面向研发机构和高校。Creality的子公司Piocreat是一个突出的例外，该公司于2024年推出了颗粒进料桌面型3D打印机G5，但其售价高达5,800美元，仍然不属于经济实惠的类别。

3DXTech 提供的颗粒和长丝材料（来源：3DXTech）

对于经常打印大型部件的商业制造商和公司来说，使用颗粒和碎再生塑料（在某些情况下是金属颗粒）进行 3D 打印是财务和环境的双赢。

一、颗粒打印：优点和缺点

使用颗粒进行 3D 打印（来源：3D Systems 公司 Titan Robotics）

这种看似微小的材料变化，在3D打印中却能带来显著的优势，但也存在一些缺点。颗粒打印机的打印速度更快，吞吐量也更高，这在打印大型部件时，相比传统的线材FDM，都是显著的优势。

根据3D打印颗粒生产企业Convestro的研究，长丝打印机的典型吞吐量为每小时2.27至113克。而颗粒打印机的典型吞吐量为每小时227克至9公斤。

使用颗粒状材料进行 3D 打印通常不会影响最终部件的机械性能。评估测试表明，颗粒打印的效果与使用长丝的 FDM 打印效果相当。在某些情况下，由于塑料无需二次加工成长丝，颗粒打印甚至可能改善机械特性，例如拉伸强度。

颗粒3D打印不仅适用于塑料。一些打印机，例如Pollen 3D的Pam系列MC 3D打印机，可以处理金属注射成型中使用的相同金属颗粒（来源：Pollen AM）

并非所有的颗粒打印机或打印实践都是相同的，因此请注意颗粒可能会导致最终打印中的材料不一致和挤出机堵塞。

最终，使用颗粒打印的优点会大于缺点吗？看看这份优缺点列表，自己判断吧。

优点

节省成本：根据购买量，颗粒的成本比相同塑料的长丝低 65% 至 90%。

更快的打印速度：由于颗粒挤出机拥有更大的加热区，与长丝打印机相比，其材料吞吐量可提高近100 倍。这使得颗粒挤出机的打印速度最高可提高 200 倍。

更大的打印尺寸：3D打印家具和大型物件通常只有更便宜的材料和更快的打印时间才能经济可行。机械臂3D打印机搭配颗粒进料挤出机是制造商通常用于打印超大尺寸物体的方法，例如下图所示的家具。

定制复合材料：通过组合不同的颗粒，打造您自己的定制材料混合物。您可以轻松地在混合物中添加染料、添加剂和增强纤维，从而打造定制复合塑料。将废旧塑料与原始颗粒混合使用，即可实现再利用。

环境效益：总有一天，每个人都会把自己家里的塑料垃圾切碎，用在3D打印机上。如今，“打印你的城市”等倡议 正在帮助城市收集塑料垃圾，用于3D打印公共公园长椅，从而提高公众环保意识。包括科思创在内的塑料制造商也在出售回收的塑料碎片。

家具设计师 Alejandro Estrada 表示，他的 3D 打印 Trusschair 仅适合作为商业产品，因为它是使用 WASP 3D 打印机用颗粒材料打印的（来源：Piegatto）

缺点

细节和几何形状有限：由于熔融塑料挤出速度较快，这种做法通常不适用于与机器人艺术风格的3D打印结合使用，以产生精细的细节。然而，使用颗粒的桌面FDM可以实现40微米的层高。

打印缺陷的可能性：根据颗粒挤出机和原材料的质量，您可能会遇到由进料和出料不一致引起的打印缺陷。这些缺陷可能包括空隙、气泡、翘曲以及过度挤出或挤出不足。

颗粒的可用性：对于工业3D打印而言，获取数百公斤的颗粒比获取线材更容易，但对于一次只需要5至10公斤颗粒的消费者来说，分销商很少。

缺乏回缩功能：FDM打印中的回缩功能通过反转送丝齿轮的方向来防止材料从打印喷嘴中溢出。颗粒打印机无法做到这一点，因为它们依靠螺杆将材料推向喷嘴。切断材料流动的唯一方法是停止或减慢螺杆速度，或者堵塞喷嘴。只有一些工业级颗粒 3D 打印机配备了完全支持回缩功能的集成熔体泵。

使用 Epeire 3D 的 Epeire T-600 3D 打印机从颗粒到打印，该打印机现已停产（来源：Epeire 3D）

二、如何用颗粒打印

颗粒材料曾经仅限于大型机械臂 3D 打印机，但在使用龙门架或三角架配置的台式机和工业设备中越来越受欢迎（来源：Nagami 使用 ABB 技术的家具）

您无法通过常规的 FDM 耗材挤出机-熔化器组件来处理颗粒。要使用颗粒和碎片进行打印，您需要购买颗粒 3D 打印机（请参阅下文的打印机），在机械臂上使用颗粒挤出机系统，或者将您现有的 FDM 打印机改装成带有附加组件的颗粒打印机。

颗粒挤出机是专为使用颗粒或碎片进行 3D 打印而设计的专用打印头。挤出机的核心是一个螺旋钻，它将颗粒从料斗出口输送到打印头。在此过程中，颗粒会经过加热器，熔化塑料。

颗粒 3D 打印需要配备类似 Pollen AM 打印机上的挤出机（来源：Pollen AM）

大多数颗粒挤出机都有多个加热区。第一个加热区通常温度较高，以确保材料均匀熔化。其他加热区温度较低，因为它们的目的是保持一致的温度并沿着长螺杆流动。需要注意的是，这些加热器通常比FDM加热器温度更高，操作员必须确保恒定的吞吐量，以免塑料烧焦。

螺旋钻的运动会在挤出机末端形成压力，从而迫使熔化的塑料通过打印机喷嘴。

颗粒打印机中的料斗只是一个用来容纳颗粒或碎片的大型容器。有些料斗允许颗粒在自身重力作用下下落，而有些则使用传送带将颗粒向前移动。

一些打印机（例如 3D Systems、Atlas 和 WASP 的打印机）具有可更换的挤出机设置，因此您可以使用颗粒或长丝进行打印；其他颗粒 3D 打印机则专用于松散材料。

桌面颗粒打印

总部位于澳大利亚的 Polylab 提供挤出机和配件，可将您的桌面 FDM 转变为颗粒 3D 打印机（来源：Polylab）

如果您动手能力强，可以将现有的 FDM 长丝打印机改装成颗粒打印机，但这会带来一系列新的潜在挑战，例如可能需要修改打印机固件或重新设计打印机的 X 轴托架以配合自动调平功能。此外，运行颗粒挤出机的功耗也可能比打印机的原始设计更高。

目前，像 Ultimaker 或 Raise3D 这样的主流桌面打印机品牌很少提供颗粒打印机或打印转换套件。（Creality 是最近的一个例外。）只有少数公司（例如Polylab或Extrudinaire）生产附加颗粒挤出机，据称可以将大多数现有的桌面长丝打印机改装成颗粒打印机。这些挤出机旨在帮助消费者和小型企业开始回收塑料，并实现颗粒打印的其他优势。

工业颗粒3D打印

对于商业和工业用户来说，使用颗粒进行 3D 打印每年可以节省数万美元的材料成本，尤其是在使用更昂贵的工程级聚合物进行打印的情况下。下文我们将详细介绍的专业 3D 打印机已在很大程度上完善了颗粒打印技术，从而能够从该技术中获得最高的打印质量，并且不会出现您在改装的桌面打印机中可能遇到的缺陷。

当然，你甚至不需要3D打印机就能用颗粒打印。你只需要一个颗粒挤出机头和一个颗粒料斗，连接到机械臂或数控机床上，并安装相应的软件。这种装置被称为机械臂3D打印，它几乎只使用颗粒作为材料。然而，我们这里介绍的不是这类打印机，因为机械臂实际上是一项不同的技术，我们将在下面链接的单独指南中深入探讨挤出机、机械臂、软件和应用程序的细节。

编译整理：3dnatives