颗粒挤出技术助力实现独特的家具 3D 打印

对于家具生产领域，增材制造 (AM) 是一项开创性技术，可实现无与伦比的定制、设计灵活性和可持续性。如今，3D 打印技术层出不穷，其中颗粒挤出已成为大家的首选方式，因为它可以经济高效地生产大型部件，让最终用途家具的生产变得可行。

设计工作室 Slicelab 与 3D Systems 的应用创新团队 (AIG) 近期合作开展了一个项目，旨在将休闲椅和灯具从概念变为现实，其灵感来自蒸汽或烟雾的视觉语言。本案例研究探讨了两件家具从设计概念到制作的整个流程，二者只能通过颗粒挤出 3D 打印技术进行制作。

“我们倾向于采用适合 3D 打印的有机设计。我们想要不断突破几何设计的极限，增材设计的极限，让更多人享受到增材制造的好处。”

-Arthur Azoulai，Slicelab 联合创始人

背景

过去，家具设计师和制造商通常无法轻松设计出可定制的独特家具。使用传统家具制造方法时，不仅需要借助大量复杂工具，耗费许多时间进行原型制作，还会导致严重的材料浪费。此外，使用传统方法生产复杂设计时，成本通常会高到令人望而却步。颗粒挤出增材制造正好可以克服这些挑战，为包括 Slicelab 在内的创新型公司开辟了全新的制造可能性。

Slicelab 创始人 Arthur Azoulai 和 Diego Taccioli 致力于使用先进的制造方法（主要是增材制造）制作家具、有形产品设计和建筑装置。他们之所以选择 3D Systems 的大幅面颗粒挤出 Titan 3D 打印机，是因为它不仅能够将椅子和灯具合二为一，打印速度极快，可用的颗粒材料种类也相当丰富。

美观与功能兼得一向很难，而 Slicelab 希望这款椅子拥有逗趣简约的外观，不仅要与传统家具区分开来，还要和市场上流通的其他 3D 打印休闲椅有所不同。

“其他 3D 打印椅子通常无法充分利用增材技术。以前，它们通常使用 Y 轴打印，不过是把椅子翻转一下，然后作一个外观挤出成型，”Azoulai 说到。

然而，Slicelab 设计的椅子在打印时，正面要与机床接触，在设备底部打印。这种方法不仅提升了整体自由度，还迫使他们充分发挥创造性，避免出现过多悬垂部分，从而降低打印难度。与所有增材制造的最终用途部件一样，成品不仅要具有椅子的强度和功能，还不能在承重时出现大幅弯曲。

“在设计迭代的过程中，我们与 3D System 的 AIG 团队开展了密切合作，不仅充分考虑了整体结构，还突破了可打印性的界限，”Taccioli 表示。“他们的员工能够在整个过程中帮助我们改进设计，避免成品过于灵活。”
 

凭借 Titan 颗粒挤出系统的高速和高吞吐量优势，他们在短短几天内就生产出了第一批蒸汽休闲椅和灯具。与细丝挤出打印相比，颗粒挤出可以将速度提高多达 10 倍，成本降低 10 倍，让设计迭代不仅及时高效还经济实惠。如此一来，Slicelab 能够先打印一把休闲椅，然后尽快做出设计更改，以改进角度和尺寸，最终达到扩大椅子受众范围的目的。

一把 33 x 31 x 36 英寸的椅子和一台高达 67 英寸的灯具可以在 EXT 1270 Titan 颗粒打印机（打印体积为 50 x 50 x 72 英寸）上进行一体式打印。考虑到部件的巨大尺寸以及苛刻的外观和功能要求，Titan 颗粒挤出打印无疑是唯一适合生产此类部件的增材制造技术。椅子打印花费了 25 个小时，用掉了 90 磅热塑塑料颗粒。在细丝挤出打印机上打印相同设计要花费的时间至少是它的四倍，材料成本要高出两到三倍。颗粒还可以实现高达 9 毫米的挤出宽度，因此，这种方式打印的部件要比细丝打印机坚固得多。