塑料作为3D打印制造领域最广泛应用的材料体系之一，其多样化的形态（如长丝、颗粒、粉末、树脂等）与多种工艺兼容，为原型开发、工具制造及终端功能件提供了丰富的性能选择。本文聚焦塑料长丝与颗粒两种主流形态，系统解析其定义、制备流程、材料特性及适配工艺，为从业者提供技术选型参考。
材料定义与制备工艺
塑料颗粒（Pellet）
塑料颗粒是直径约5毫米的圆柱或球形聚合物颗粒，通过熔融、模压或挤出工艺制备，是化工产业的基础原料。其标准化定义依据法国第2021-461号法令，明确为"外部尺寸介于0.01毫米至1厘米之间的塑料材料"。工业级颗粒由聚合物基体与化学添加剂复合而成，常用聚合物包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚苯乙烯（PS）及PVC等，通过配方调控可实现多样化的机械与化学性能。
塑料长丝（Filament）
长丝是通过将塑料颗粒或再生塑料碎料与添加剂共混后，经挤出成型制备的热塑性管材。其制备流程包含干燥、熔融挤出、冷却定型及卷绕收丝等步骤：首先对原料进行脱水处理，随后在单螺杆或双螺杆挤出机中熔融共混，通过特定模头形成连续管状结构，经水浴或风冷淬火后，由卷绕装置收卷至线轴供3D打印机使用。长丝的直径通常控制在1.75毫米或2.85毫米，添加剂的引入会改变基础聚合物的流变特性与结晶行为。
材料特性与性能差异
颗粒材料的优势
塑料颗粒作为传统制造（如注塑成型）的通用原料，在增材制造领域具有显著优势：若增材制造材料与注塑级颗粒配方一致，可直接实现工艺切换而无需重新认证，这对需要同时进行原型验证与小批量生产的场景极具价值。此外，颗粒形态允许直接使用回收料或改性料，拓展了材料来源的灵活性。
长丝材料的特性
长丝的制备过程涉及聚合物熔体的二次加工，需通过稳定剂、增塑剂等添加剂调控熔体流动性与打印适配性。其材料体系覆盖广泛，从通用型PLA、ABS到高性能PEEK、PEI均可见长丝形态。具体性能取决于聚合物基体：例如，聚碳酸酯（PC）长丝可实现高透明度，而PEEK长丝则具备优异的耐高温与机械强度。值得注意的是，部分高粘度或高结晶性聚合物（如PPS）因加工窗口狭窄，转化为长丝的难度较大，此类材料更适宜以颗粒形态直接打印。
适配的增材制造工艺
挤出式工艺的核心地位
无论采用长丝或颗粒，热塑性塑料的增材制造均以挤出沉积为核心原理，通过熔融态材料的逐层堆叠实现形状构建。具体工艺可细分为两类：
1.熔融沉积建模（FDM/FFF）——长丝专用
该工艺采用步进电机驱动的送丝机构，通过齿轮咬合推进长丝至加热块，熔融后经黄铜或不锈钢喷嘴（直径0.4-0.8毫米）挤出。喷嘴在三维运动系统的控制下，按切片路径沉积熔融材料，构建层状结构。需根据材料特性配置加热压板（60-150℃）与封闭腔体（针对高温材料如PEI），以确保层间结合质量。
2.熔融颗粒制造（FGF）——颗粒专用
该技术采用料斗供料系统，通过螺杆或活塞将塑料颗粒输送至熔融腔体，经加热软化后由大口径喷嘴（通常≥1.0毫米）挤出。FGF系统常集成于多轴机械臂，支持大型构件的快速打印，且因省略长丝制备环节，材料成本可降低30%-50%。需注意，颗粒的粒径分布与流动性直接影响供料稳定性，需通过振动筛分与助流剂添加优化喂料过程。
材料选型的关键考量
颗粒打印的优势场景
材料兼容性：可直接使用注塑级颗粒，简化认证流程
成本效益：省去长丝制备环节，适合大批量生产
高性能材料：如PEEK、ULTEM等高温聚合物，颗粒形态更易实现稳定挤出
长丝打印的适用领域
桌面级设备：FDM/FFF工艺成熟，设备成本低，适合原型开发与教育场景
特殊功能材料：如导电长丝、磁性长丝等改性材料，因添加剂分散均匀性要求，更适宜以长丝形态使用
小批量定制：线轴包装便于存储与运输，适合分布式制造
本文通过系统对比塑料长丝与颗粒的材料特性、制备工艺及适配场景，为增材制造领域的材料选型提供了技术依据。随着回收料利用技术与多材料挤出系统的突破，两种形态的塑料材料将在循环经济与复杂结构制造中发挥更重要作用。
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