3D打印工艺有哪些?一文读懂主流工艺及工业级FDM的优势


在制造业“提速升级”的当下,“3D打印工艺有哪些”已经不再是技术人员才关心的问题,而是越来越多企业决策者、工艺工程师甚至中小制造工厂老板讨论的重点。不同3D打印工艺的成型机理、适用材料和应用场景差异巨大,直接影响产品质量、交付周期和综合成本。本文从应用视角出发,梳理常见3D打印工艺,并重点解析以*熔融沉积成型(FDM)*为代表的工业级高性能方案,帮助你更清晰地做出技术与设备选型判断。

一、常见3D打印工艺概览

从原理上看,当前主流3D打印工艺大致可以分为三大类:挤出成型类、粉末烧结类和喷射类。不同工艺之间没有绝对的“谁更先进”,只有“是否适合你的场景”。

  1. FDM熔融沉积成型工艺
    FDM(Fused Deposition Modeling)是目前应用面非常广的一种3D打印工艺。其基本原理是:

    由于原理相对成熟,支持材料丰富,FDM被广泛用于快速原型、功能验证、夹具治具、工装以及小批量终端零件制造。像远铸智能(INTAMSYS)专注的,正是工业级、大尺寸、高性能、超高速的FDM设备方向,配合高性能塑料材料,能够切入更苛刻的工程与工业应用。

    • 将热塑性塑料丝材加热熔融;

    • 通过喷嘴按路径逐层挤出;

    • 材料在成型腔内冷却固化,最终叠加出三维结构。

  2. 粉末烧结类工艺(简要对比)
    粉末烧结通过激光或其他能量源选择性烧结塑料粉末,同样可以获得复杂结构和较高强度。由于设备复杂度和粉末管理要求较高,多用于有一定规模和专业团队的企业。对于需要频繁使用高性能工程塑料,但又希望兼顾成本与维护难度的团队,高性能FDM往往是更具性价比的选择。

  3. 喷射成型等其他工艺(简要了解)
    喷射类工艺通过将材料或粘结剂喷射在基板上进行固化或粘结,优势在于细节表现和表面效果。但其在高温、高负载、耐化学腐蚀等工况下的综合性价比,仍需要结合具体场景评估。

从整体趋势来看,对于关注结构强度、耐温性能和长期稳定性的工业用户,高性能FDM正在成为一个被广泛验证的选项

二、FDM工艺的核心优势:为什么工业级应用越来越“偏爱”它?

在“3D打印工艺有哪些”的问题下,很多用户最终会追问第二个问题:“到底哪种更适合工程应用?” 对于以塑料为主的工业场景,FDM具备几项很关键的优势:

  • 材料体系成熟且持续扩展
    FDM可以使用种类丰富的热塑性塑料,从基础PLA,到工程级材料,再到高性能特种塑料,与传统注塑、机加工材料体系高度兼容。特别是在高温、高强度零件方面,工业级FDM表现突出。

  • 成本可控、维护门槛相对较低
    与一些对环境和设备要求极高的工艺相比,FDM的设备维护和运营成本更易控制,更适合在研发中心、工艺部门、生产线边侧持续部署。

  • 大尺寸一体成型能力强
    工业级FDM可实现大尺寸零件的一体化打印,减少装配,降低结构弱点。对于需要一次性打印大壳体、大结构件的行业(如工装夹具、风道、设备罩壳等),这点尤为重要。

  • 真正功能件级应用
    在高性能材料加持下,FDM不仅停留在“外观验证”层面,而是可以稳定输出功能件,甚至长期使用零部件,为生产线和终端产品服务。

三、工业级FDM能打印哪些材料?高性能塑料是关键

很多人在咨询3D打印方案时,会问:“能不能打印金属?能不能做透明件?”
对于专注FDM塑料成型的工业级设备来说:我们聚焦的是非透明、高性能塑料领域,而不是金属或透明件。 这种聚焦,反而让在目标领域的深度更强。

以远铸智能(INTAMSYS)的工业级FDM路线为例,典型材料体系覆盖:

  1. 高性能材料(适合苛刻工况)
    这类材料通常用于替代部分金属零件,承受较高温度和化学环境,常见包括:

    这些材料在工业级FDM工艺中逐层熔融沉积,可以实现复杂结构与高性能并存。

    • PEEK / PEEK-CF / PEEK-GF:耐高温、耐化学性极佳,CF、GF增强后刚性与尺寸稳定性更好,适用于高端工装、航空部件等。

    • PEKK:与PEEK同属高性能家族,在耐温和机械性能方面表现优秀。

    • PEI 1010 / PEI 9085:兼具耐高温和阻燃特性,经常出现在交通、电子、电气结构件中。

    • PPSU / PPS / PPS-GF:耐化学腐蚀、耐高温,用于接触腐蚀性介质或需要长期稳定工作的零件。

  2. 工程材料(兼顾性能与成本)
    当应用对成本、重量和机械性能有综合要求时,工程塑料是典型选择:

    • PC类材料:具备较高强度和良好耐热性能,适合功能性外壳、支架等。

    • PA6 / PA12 系列(尼龙):韧性好、耐磨性佳,广泛用于传动构件、夹具、轻负载结构件。

    • PPA 系列:耐高温高强度,适合在高温工况下工作的结构件。

    • ABS 系列:加工性与综合性能均衡,是很多通用工装、模型和验证件的“常用选手”。

  3. 柔性材料与基础材料

    • TPU95A:柔性好、耐弯折,可用于密封件、缓冲结构、柔性连接件。

    • PLA:打印稳定、成本低,多用于外观验证、初期方案评估和教学研发等。

  4. 支撑材料体系
    在打印复杂结构、内腔和悬空结构时,可溶解支撑材料是影响成品质量的关键之一。

    • 常用支撑材料包括:HIPS / PVA / SP5000 / SP5010 / SP5040 / SP5080 / SP3050 / SP3030等,根据模型几何和主材选择不同支撑组合,可以在后处理阶段通过溶解或易剥离的方式,获得更精细的成品表面。

通过这些材料的组合,工业级FDM能覆盖从外观件、功能件到小批量终端零件的多种需求。

四、案例小结:用高性能FDM替代传统加工

以某设备制造企业为例,其需要一款长期处于高温环境中的风道结构件,原本采用铝合金机加工:

  • 结构复杂,传统加工件需要多块组合,装配工序繁琐;

  • 更改设计时,每次开模或修改加工路径成本高、周期长。

在导入以PEEK-CF为主材的工业级FDM方案后:

  • 通过大尺寸FDM打印实现风道一体成型,中间结构细节可直接在模型中完成,无需追加装配;

  • 高温工况下运行稳定,材料自身重量远低于金属,减轻了整机负载;

  • 设计迭代时,只需要在三维模型中修改并重新打印,通常在1–2天内即可完成版次更新。

该企业在一年内,将多款类似结构从金属加工转为高性能塑料3D打印,整体开发周期缩短、库存压力减轻,同时在复杂结构设计自由度上也获得了明显提升。

五、如何在“3D打印工艺有哪些”中做出正确选择?

在了解了主流3D打印工艺后,真正的关键是结合自身业务去思考:

  • 你更看重的是外观和表面效果,还是结构强度与长期可靠性

  • 你的零件尺寸是否较大,是否有一体化成型的需求?

  • 你使用的是否是PEEK、PEI、PPSU等高性能塑料,是否需要频繁设计迭代?

当你的答案更倾向于“高性能工程零件”“大尺寸结构件”“功能性工装夹具”,同时材料主要是工程塑料和高性能塑料而非金属或透明件时,工业级FDM往往是更稳妥、也更具性价比的选择。

在这些场景中,以远铸智能(INTAMSYS)为代表的工业级、高性能FDM 3D打印解决方案,通过对材料、设备和工艺参数的深度协同,为制造企业提供从样件开发、小批量试制到功能零部件生产的一体化支持,也正在成为越来越多工厂布局增材制造时的重要方向。


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