在工業(ye) 製造領域，產(chan) 品競爭(zheng) 愈演愈烈。如何縮短產(chan) 品設計和開發周期，是當前加工製造業(ye) 發展的一大痛點。而3D打印技術可在短時間內(nei) 直接製造出設計原型，以便開發人員快速優(you) 化結構和完善設計。尤其在一些小批量非通用零部件、工裝夾具方麵，3D打印技術以其超高的製造效率和極低的生產(chan) 成本，給傳(chuan) 統加工行業(ye) 帶來新出路。

桌麵級3D打印常常采用FDM設備，即利用熔融沉積成型原理，加熱噴頭沿零件截麵輪廓作X-Y平麵運動，同時將熔化的材料擠出，在工作台上迅速冷卻成一層薄片輪廓。如此循環，層層堆積，最終形成三維產(chan) 品零件。但麵對工業(ye) 級尺寸零部件時，FDM設備的打印效率低下，不能完美地對打印材料續料，且打印件性能較差，層間結合力僅(jin) 為(wei) 注塑件的30%—50%，極大地限製了FDM設備在工業(ye) 領域的應用。

西安增材製造國家研究院盧秉恒院士團隊汽車組著眼於(yu) 實現低成本、真正工業(ye) 級熔融沉積（FDM）打印，以商業(ye) 化顆粒料為(wei) 打印原材料，以打印製造應用終端產(chan) 品為(wei) 目標，使用螺杆轉動作為(wei) 樹脂熔融和送進的動力來源，達到樹脂材料快速熔融和高效率擠出的目的，最終成功設計和研發了擠出成形工藝（EDP）係列設備。

該係列設備打印效率高、成型尺寸大、層間結合力強，同時擁有從(cong) 底層開發的控製係統，設備帶打印倉(cang) 保溫係統等優(you) 勢。目前，增材院研發的EDP係列設備如下圖所示：

設備特點

超高的打印效率

EDP-P006最大擠出速度1Kg/hEDP-P01最大擠出速度3.2Kg/hEDP-P02最大擠出速度15Kg/hEDP-P04最大擠出速度25Kg/h綜合而言，EDP係列設備的打印效率約為(wei) 傳(chuan) 統FDM設備的30-200倍。

螺杆結構打印頭+自動上料

EDP設備采用螺杆結構的打印頭設計，對打印材料進行有效塑化，保證出料穩定、流暢、不堵頭，同時配合自動上料設計，既可提高打印效率，亦可提升打印件層間結合力。

打印件性能佳

使用EDP設備製作的打印件層間結合力強，其性能接近注塑件，滿足工業(ye) 領域需求。

上圖是不同ABS材料製造方式力學性能對比。其中試樣未加工，表示從(cong) EDP打印成板後直接剪裁下來的標準試樣，而試樣加工後，表示按照相關(guan) 國標要求裁剪後，對試樣的表麵進行了精加工，保證試樣表麵符合國標要求。通過此圖可以看到，EDP打印試樣的力學性能遠超傳(chuan) 統桌麵機FDM設備打印件，基本接近注塑件性能的，特別重要的一點，是EDP打印件的層間結合力得到了極大改善，從(cong) 而解決(jue) 了傳(chuan) 統桌麵機FDM設備打印產(chan) 品一個(ge) 巨大的痛點。

多變的材料適應能力

EDP設備打印材料分為(wei) 兩(liang) 類：

一類是傳(chuan) 統商用熱塑性樹脂顆粒料，其優(you) 勢在於(yu) 材料易得且成本低廉，極大地降低了打印製造的成本；

另一類是針對不同領域和產(chan) 品專(zhuan) 門開發的特種材料，如耐高溫打印材料、高強度打印材料、醫療支具專(zhuan) 用材料等，以滿足不同領域的打印製造需求。多種類型材料的使用和開發，既滿足了多領域的不同製造需求，也印證了EDP設備優(you) 異的多材料適應能力。

設備應用

目前，增材院工業(ye) 級EDP設備已完成核心關(guan) 鍵零部件的設計和製造工作，同時配備專(zhuan) 屬的控製軟件，可實現在線監控、連續打印及斷電續打功能，在模具製造、大尺寸工業(ye) 產(chan) 品製造、文創雕塑產(chan) 品等領域均有應用。另外，增材院還可提供多種材料體(ti) 係工藝包的製定，包括ABS、PLA、PC、PP、PMMA及其加玻纖或碳纖材料體(ti) 係工藝方案，可針對不同領域需求製定完整的產(chan) 品解決(jue) 方案。

快速模具製造

下圖為(wei) 使用EDP設備打印的汽車某部件成型模具。

左上（圖1）為(wei) 純ABS打印的未經加工後處理的汽車某部件模具胚體(ti) ，該模具尺寸約2050×800×850mm，重約55Kg，使用EDP-P04設備打印，打印耗時約14h。

右上（圖2）為(wei) 使用含碳纖維ABS材料打印的模具縮比模型加表麵機加處理的製件。該模具使用EDP-P01打印完成，尺寸約600×220×250mm，重量約2.6Kg，耗時約3h。

左下（圖3）為(wei) 表麵處理後的實際模具。

右下（圖4）為(wei) 打印的模具活塊。

大尺寸零部件的直接打印

這包括產(chan) 品預研期間的零部件驗證，以及展車的製造等，使用EDP-P01和EDP-P04設備對其所需的汽車外形零部件進行打印，隨後根據需求對打印件進行機加工和表麵處理，最終獲得其所需的零部件。下圖為(wei) 用EDP設備打印的大尺寸零部件。

左圖為(wei) 某研究院製作的大尺寸打印件，尺寸約855×600×250mm，該件由EDP-P01打印完成，重量約4Kg，耗時約4h。

右圖為(wei) 某院所打印製造的大尺寸結構產(chan) 品，且內(nei) 部含有複雜的裝配結構，尺寸約φ1.5m×2m。

醫療支具快速定製

下圖為(wei) 使用EDP-P01打印的兩(liang) 個(ge) 矯形支具。其中左圖為(wei) 打印後未作處理的脊柱側(ce) 彎支具，右圖為(wei) 另外一套打印後經過處理的脊柱側(ce) 彎支具。

該矯形支具尺寸約210×180×310mm，重約250g，打印耗時約45min。由於(yu) 材料特殊，導致該件打印效率相對較低，這也印證了EDP係列設備對打印材料極大的適用性。

隻需要經過簡單的處理和加裝相應的配件，該打印支具就可成為(wei) 一個(ge) 成品的矯形輔具。因其柔韌性較好，患者可多次穿戴和脫取，且佩戴上身後無明顯配重感。同時也可實現個(ge) 人定製設計，以便更好地貼合病人身體(ti) 結構，特別是針對如脊柱側(ce) 彎和先天性髖關(guan) 節脫位這類需要階段性調整治療方案的身體(ti) 畸形，3D技術打印有著不可替代的優(you) 勢。

文創雕塑快速製作

傳(chuan) 統外景雕塑製造采用泡沫精雕加玻璃鋼外表麵覆蓋的方式，但泡沫精雕製造成本較高，同時麵對超大尺寸雕塑件時，泡沫也無法承受較大的外覆蓋玻璃鋼的重量。而EDP設備恰好為(wei) 大型雕塑的製造提供了新思路。左圖為(wei) 用EDP設備打印的雕塑牛，打印時長僅(jin) 為(wei) 40h。

右圖為(wei) 使用EDP設備打印的文創家具產(chan) 品。定製創意家具之所以成本極高，主要由單件單模的製造流程導致。而采用EDP設備可實現創意定製家具的無模化生產(chan) ，既可快速一體(ti) 成型，又可突破傳(chuan) 統工藝限製，打造優(you) 美曲麵造型，滿足消費者個(ge) 性化需求。

電力防護行業(ye) 的應用

由於(yu) EDP設備擁有極高的打印效率，可滿足電力行業(ye) 緊急情況的防護產(chan) 品的製作需求。下圖為(wei) EDP設備在電力行業(ye) 的應用，其中左圖為(wei) 傳(chuan) 統屏蔽罩，右圖為(wei) 使用EDP設備快速製造的屏蔽罩產(chan) 品。