随着全球市场竞争的加剧，经济活动的节奏越来越快，生产速度及灵活性至关重要。包括航空航天、汽车、医疗、科学研究在内的各领域，纷纷拥抱机遇， 面对挑战，推动制造新格局。
增材制造-3D打印技术，为制造企业提供了无模具快速实现生产、制造复杂部件的能力，是全球制造企业应对供应链及设计创新挑战，推动全新制造格局的驱动力量之一。
其中，基于材料挤出工艺的FFF/FDM 3D打印技术是最早走入公众视野的3D打印技术之一。不过，正如同样是船，也有一叶轻舟和航空母舰之分。FFF/FDM 3D打印技术也由于所面向的应用群体不同，存在着不同市场定位。其中，面向工业制造应用的FFF/FDM 3D打印技术，尤其是面向制造高性能材料的技术极具挑战和难度。
近年来，FFF/FDM 3D打印领域呈现的显著趋势包括在高性能工程塑料增材制造领域的快速发展；突破快速原型应用，进入到了终端零部件的小批量生产领域。这些趋势均指向了更加广阔的工业制造应用。将这一看似入门级的3D打印技术，推向到工业制造应用，无疑对该领域的3D打印企业提出了极高挑战。
INTAMSYS 远铸智能致力于FFF/FDM 3D打印技术的工业级应用，尤其是其围绕着高性能材料的工业制造应用进行了多方面的技术优化。国际市场上，远铸智能已与空客等多家著名制造业企业开展了合作，并获得了来自制造业用户端的保时捷资本的战略投资。
那么，作为一个赢得工业制造用户端信任的品牌，远铸智能的工业级3D打印设备具有哪些特点？其设备在工业制造领域获得了怎样的应用？本期，3D科学谷将结合远铸智能工业级大尺寸FUNMAT PRO 610HT 3D打印设备进行透视。
应对大尺寸高性能材料的3D打印挑战
高性能热塑性塑料，如PEEK、PEI、PPSU，由于其优异的机械强度、尺寸稳定性和耐化学性，被广泛应用于航空航天、汽车和生物医学领域，特别是半结晶材料，比如PEEK。然而，由于这些高性能热塑性塑料自身半结晶的特性，并且对加工温度有一定的要求，想要成功3D打印则需要面临一些挑战，比如层间结合强度弱、打印件翘曲以及需要进行复杂的后处理程序。
l 先进的热设计
FUNMAT PRO 610HT 配备高达500°C的全金属双喷头，可打印FFF 3D打印领域中几乎所有高性能材料。但仅凭高温组件是不足以支撑大尺寸打印，另一个工业级打印关键挑战是大尺寸部件在打印过程中的变形翘曲开裂现象。
FUNMAT PRO 610HT 设备金属双喷嘴
基于远铸智能 FUNMAT HT平台成熟的运行经验，FUNMAT PRO 610HT增强了腔室热设计，300℃恒温腔室可以满足打印件温度的均匀性，从而能够很好的解决变形翘曲开裂的问题。同时，高温恒温腔室也实现了打印与后处理的一体化，打印件可以更好的成型，并具备较高的机械强度和较低的内应力。
为了确保模型打印的成功率和优化设备维护时间，FUNMAT PRO 610HT 的液冷系统可显著解决丝材打印堵头问题，延长打印机的寿命和提高大尺寸打印件质量。
l 多样化的热塑性材料
FUNMAT PRO 610HT 3D打印设备能够打印市场上最高性能的工程塑料，包括PEEK、ULTEM™(PEI)和PPSU。除了高性能工程塑料，FUNMAT PRO 610HT 设备同样适用于多种工程塑料和纤维增强复合材料的增材制造。
FUNMAT PRO 610HT 设备可打印高性能工程塑料及多种工程塑料和纤维增强复合材料
FUNMAT PRO 610HT设备特别针对高性能材料的3D打印进行了优化。高性能对耗材干燥程度要求非常高，因此FUNMAT PRO 610HT有针对性的配备了耗材主动干燥系统，腔室温度300度可以满足几乎所有的高性能热塑性高分子材料打印温度的要求。
工业级智能双喷头设计可处理多种复杂结构，可升降双喷头能够避免打印过程中对打印件的刮擦。FUNMAT PRO 610HT的打印喷嘴还具备自动清洁、堵头智能检测、喷头智能校准的设计。专用合金喷嘴具有硬度高、耐磨性好，可打印纤维增强材料，使用寿命远高于常规喷嘴；模块化结构便于更换或维护。
l 健康和安全
远铸智能始终重视用户在操作机器时健康和安全的环境。日益严格的环保要求正在进一步限制传统喷漆、粉尘操作、注塑等方法的使用地点和范围。而使用FUNMAT PRO 610HT生产工业级部件，减少工业用户对环保方面的担忧和问题。
FUNMAT PRO 610HT打印在设计过程中，充分考虑用户端的生产环境，配备了安全锁和安全PLC，达到了CE MD法规的D级标准（对各类极偶发类伤害性保护充分），远远超过普通工业3D打印设备具备的B级防护等级。同时，EMC/LVD/RED等均符合欧洲CE或相同等级的认证要求。
工业级、大尺寸增材制造应用
l 大尺寸一次成型成为可能
随着FFF/FDM打印技术在各行业应用的不断深入，其在轻量化设计、低成本、快速交付等方面的显著优势，让3D打印技术在终端部件生产、工装夹具等方面的应用范围越来越广。与此同时，工业级别生产对材料性能、可打印尺寸、打印效率也提出了越来越高的要求。
传统FFF/FDM 3D打印设备的成型尺寸普遍在400x400x400mm以下，远铸智能FUNMAT PRO 610HT 设备可以打印尺寸高达610*508*508mm，成型尺寸能够满足打印大尺寸零件或多个相对较小尺寸零件的生产需求。
要实现高效率的大尺寸打印，在驱动和传动系统上，需要着重解决电机转速、定位精度等关键挑战。FUNMAT PRO 610HT 在XYZ三向运动机构上均采用伺服控制系统，具有机电时间常数小、线性度高等特性，可使控制速度，位置精度非常准确；传动系统采用高精度丝杠导轨结构，具有传动效率高、轴向刚度高、精度高等特点。更精确的定位控制使大尺寸一次成型更加细腻，充分满足工业级别对于生产制造的高精度要求。
远铸智能一直致力于工业级别3D打印技术在垂直行业中的应用，并不断结合特定应用持续优化3D打印设备和材料。FUNMAT PRO 610HT设备精准定位到了工业领域大尺寸功能部件的制造需求。
众所周知，航空航天，汽车等行业一直是先进工业生产技术的孕育之地，由于INTAMSYS 远铸智能FUNMAT PRO 610HT 设备凭借在大尺寸、高温打印方面的能力，为这些行业输出着丰富的应用效益跟附加价值。以下是来自这些工业领域的部分应用实例。
l 航空航天复材模具制造
FUNMAT PRO 610HT设备3D打印的热压罐复合材料模具。
国内某航天复合研究所使用高性能材ULTEM™1010，及通过使用INTAMSYS FUNMAT PRO 610HT 设备制造热压罐复合材料模具。
由于飞机制造所需的复材性能较高，需要接近 200℃的温度来使铺设完成的预浸料固化成型很多高分子聚合物3D打印材料根本无法耐受这样的高温。用 FUNMAT PRO 610HT 设备打印出高性能材料ULTEM™1010/PEEK-CF 的模具组件可以满足热压罐(温度 180℃，压强 6 Bar)的工况，可以反复利用在复材铺层模具当中，给用户在复材制件研究和生产上带来了极大的便利和益处。同时，工业级设备的运动和热场控制，将复材模具的制件精度控制在了1.5mm以内，充分满足了航空工业的苛刻要求。
l 大尺寸汽车快速原型件生产
3D打印定制汽车保险杠
上图中的定制化汽车保险杠是自某外资汽车企业使用INTAMSYS FUNMAT PRO 610HT设备3D打印的。
基于用户对零部件定制化设计和尺寸(保险杠长度超过 1.75米)的需求，以及希望样件能够快速成型并投放试车的要求，远铸智能FUNMAT PRO 610HT 设备成功打印了高强度耐用性佳，打印流动性好的 PC 材料，完成高抗弯强度的定制化保险杠。3D打印因为快速成型，大尺寸一体打印和对丰富材料的处理优势，FUNMAT PRO 610HT 成为许多汽车厂商的工业级 3D打印机首选。通过使用 FUNMAT PRO 610HT，汽车企业可以缩短零部件研发周期，降低研发成本，充分满足个性化设计，完成汽车生产轻量化的转型。
l 每台设备配有15个3D打印零部件
谈及工业级应用，远铸智能FUNMAT PRO 610HT设备本身以及远铸智能设备开发团队，也是其FFF/FDM 3D打印技术的受益方。他们在设备开发过程中的功能原型验证，装配过程中的工装夹具制造，甚至打印设备中的终端零部件制造都应用了3D打印技术。
得益于INTAMSYS远铸智能现有的工业3D打印机产品组合，研发团队能够使用工程塑料通过3D打印自行完成许多内部组件的原型验证，这就不再需要通过传统的金属加工来制作原型，大大节省了成本。如果将功能原型制作外包给第三方金属加工工艺供应商，那么出于成本的考虑，每个部件最多只能进行三轮迭代。而通过内部3D打印工艺流程，不仅能够对一些特定的零部件进行多次的设计优化改良，并且能够进行快速测试，这让交货周期大大缩短。
远铸智能的设备开发团队还在610HT的装配线上使用了3D打印的工具和夹具。每个工作站都配有一套标准化制作的3D打印工装检具（以确保质检环节的一致性），以及用于装配最终部件的夹具。
用3D打印机批量制造3D打印设备的部件，已经是远铸智能生产线上常规采用的智能制造模式。
INTAMSYS 远铸智能工业级3D打印技术，也让其新设备中的零部件直接内部制造成为可能。如今，远铸智能团队为每台 FUNMAT PRO 610HT装配有15个通过3D打印生产的零部件。
凭借在打印成本、材料和功能性选择丰富、实施的灵活性、极广的打印件尺度范围等优势，FFF/FDM成为塑料3D打印技术领域增长迅速的一项技术，也被业界认为是一项极具工业应用前景的技术。3D科学谷将对这一细分领域的工业制造应用发展保持关注。
参考资料：
2021 年全球金属和塑料增材制造市场价值 83.3 亿欧元，AMPOWER全球年度增材制造报告发布
专栏 l 材料挤出式3D打印研究的现在与未来
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