試樣材料分析。照片來源，所有圖片：AIM3D

AIM3D GmbH（德國羅斯托克）是羅斯托克大學的一家分拆公司，旨在大幅降低金屬零件增材制造（AM）的成本。AIM3D與該大學合作，使用PA6GF30膠帶（巴斯夫（德國路德維希港）Ultramid B3WG6）進行了一系列測試，這是一種玻璃纖維增強的聚酰胺材料，以確定復合擠出建模（CEM）3D打印工藝的潛力。在AIM3D ExAM 255和ExAM 510機器上打印測試樣品，并將試樣的拉伸強度與注塑成型和傳統3D打印等替代工藝進行比較。據說對材料測試的評估得出的結論是，打印的PA6GF30優于其他3D打印工藝，幾乎達到了注塑成型的拉伸強度。

AIM3D指出，PA6GF30是工業批量生產應用中常用的材料，如汽車，專用機器制造或設備技術，因為它結合了高機械性能與耐溫性和耐介質性。據報道，PA6GF30組件也非常適合在工作溫度允許的情況下替代金屬或鋁部件。

關于機械性能，例如拉伸強度，通過在AIM3D ExAM 255和ExAM 510系統上3D打印玻璃纖維增強聚酰胺獲得了非常高的值（見圖1）。與使用長絲材料的粉末床工藝或3D打印工藝相比，AIM3D報告稱CEM工藝系統具有接近熱塑性塑料注塑成型工藝的拉伸強度。

先，在帶有PA6GF30的ExAM 255和ExAM 510機器上打印了拉伸棒。3D打印網的取向是可變的 - 0°用于與拉伸方向一致的鋪層（纖維的取向也在拉伸方向上），±45°用于交替方向為±45°的模式。與注塑成型的PA6GF30，可比較的PA6GF30長絲和通常用于3D粉末床打印的PA12材料進行了比較。

AIM3D表示，圖1表明CEM技術接近注塑成型值，但與長絲相比具有顯著優勢。這種現象主要歸因于巴斯夫PA6GF30材料的原始顆粒含有長達3毫米的玻璃纖維，可以承受更長時間的拉伸力。相比之下，由于技術原因，據報道，長絲中的纖維長度更短。通常，纖維增強（GF）和纖維填充（如果僅使用短纖維）是有區別的。

終，測試證明PA6GF30在3D打印時的高強度和130-150°C的高連續工作溫度相結合，使其成為一種普遍適用的材料。結合CEM系統上優化的可印刷性，將來可以打印多功能應用，例如夾具或搬運工具（通常由鋁銑削而成，這是一種材料密集型工藝）。總而言之，AIM3D表示，在成本（單位成本）以及3D打印組件的增強性能參數方面有許多積極的方面。

此外，與傳統制造的組件相比，3D打印的特殊吸引力在于通過3D打印兼容的設計方法進行“功能集成”。功能集成意味著可以在一個打印過程中制造組件。AIM3D生產了一個由PA6GF30制成的配備電機安裝的擠出機外殼，作為該過程的演示，其中電機安裝，墻壁中的兩個空氣管道，通風口和傳感器安裝都作為單個組件集成到外殼中。在傳統的鋁制零件生產策略中，必須從一個塊銑削三到四個零件，從而導致原材料的浪費。此外，在設計階段需要時間來設計一種解決方法，以避免使用槽鉆等特殊工具，并對組件進行適當的形狀擬合連接。編寫CAM銑削程序所花費的時間也被消除，特別是對于小批量生產。手動裝配工作大大減少，這也對零件的成本計算產生了積極影響。

由PA6GF30制成的3D打印部件的示例。右側是一個擠出機外殼，采用功能集成的3D打印技術生產。

PA6GF30通常難以用于3D打印。除了價格和獲得它的挑戰。然而，據報道，CEM工藝的獨特之處在于，它能夠使用沒有長絲的市售顆粒，其中材料采購成本與沒有模具成本的注塑成型相同。此外，3D打印提供了幾何自由度（如底切），仿生設計機會或選擇性密度（不同的強度，材料節省，選擇性彈性）。

AIM3D席執行官Vincent Morrison博士說：“對于不含長絲的原材料，與注塑成型相當的價格是我們CEM 3D打印系統技術的一個優勢。“使用PA6GF30，我們的ExAM 255機器能夠生產具有精細打印分辨率的復雜，精致的零件，以及具有更大層厚度的大型結構部件，從而通過先進的3D打印實現大的成本效益。

當然，AIM3D指出，先進的3D打印工藝無法與大中型批量生產運行的注塑成型節省的成本相匹配。然而，在中小型生產運行和快速原型制作的情況下，3D打印占了上風，CEM工藝仍然被證明是銑削鋁生產的合適替代品。