双挤出机 3D 打印机:IDEX、工具头切换还是双喷嘴

“双挤出机”这个说法涵盖了截然不同的机构,它们的用途并不相同,取决于你想要的是简单的双色打印,还是带可溶性支撑的功能性多材料零件。本页用分别代表一种方案的机器,对比IDEX、专用工具头的工具头切换系统,以及共用一个滑架的双喷嘴。

简短结论

双挤出机打印机可能意味着三种不同的架构:IDEX,两个挤出机在X轴上完全独立移动,例如Snapmaker J1s,可以复制或镜像零件,并打印两种材料而互不污染;工具头切换系统,每种材料都有自己的完整工具头并自动更换,例如Prusa XL,最多可配五个工具头;以及安装在同一个滑架上的双喷嘴,例如Bambu Lab H2D或X2D,可缩短颜色之间的清料时间,但没有IDEX的独立运动。具体怎么选主要取决于任务:偶尔的双色打印、功能性多材料零件,还是成批的对称零件。

FDM中打印双色或双材料的三种方式

“双挤出机”这个说法涵盖了机械原理各不相同的架构。有些机器让两个挤出机在同一根轴上完全独立地移动,有些在不同材料之间物理更换整个工具头,还有些则在同一个滑架上带两个喷嘴,作为一个整体打印头一起移动。这些差异决定了机器真正能做什么:并行打印两个物体、保证两种耗材之间零污染,或者只是在换色时减少浪费的材料。

在对比规格表之前,值得先弄清楚一台宣传为“双挤出机”的机器究竟属于哪一类,而不是想当然地认为它的工作方式和其他机器一样。打印机查找器可以按这一准确标准筛选目录,而不只是按喷嘴数量筛选。

IDEX:两个真正独立的挤出机

据厂商介绍,在Snapmaker J1s这样的IDEX(独立双挤出)机器上,两个挤出机在X轴上独立移动,这样就可以并行打印两个零件,而不会有闲置的挤出机把材料滴到正在进行的打印件上。这种独立性带来了IDEX独有的两种模式:复制模式,同时打印两个相同的零件,并且可以停止其中一个而不影响另一个;以及镜像模式,在一次任务中自动打印一个零件及其镜像。

厂商还列出了备份模式,如果第一个挤出机在打印中途出现问题,会自动切换到第二个挤出机,同时兼容可溶解支撑和易剥离耗材,以便手动更容易地去除。这些机器宣传的速度很高,据厂商介绍J1s最高可达350 mm/s,这一数字主要有利于并行打印,而不是在单个零件上进行双色打印。

工具头切换:每种材料配备一套独立工具头

Prusa XL展示了第三种方案:自动工具头切换器,最多可容纳五个独立的打印头,每个都有自己的挤出机、热端和喷嘴,据厂商介绍,出售时可配一个、两个或五个打印头,之后还可以继续添加。由于每个打印头都把自己的喷嘴停放在一旁,而不是共用一条耗材通道,厂商称几乎没有清料浪费,材料之间也没有交叉污染,相比每次换材料都必须清空并重新装载共用通道的系统,这是明显的优势。

这种架构还允许从专用打印头打印可溶性有机支撑材料,厂商称其容易去除或用水溶解,不必对复杂几何结构进行手工处理。Prusa XL标称成型尺寸为360 × 360 × 360 mm,为在一个相当大的零件上组合多种材料留出了空间,而不只是小型原型。

同一滑架上的双喷嘴:双喷嘴的折中方案

第三类机器,包括Bambu Lab H2D和Bambu Lab X2D,在同一个滑架上带两个喷嘴,而不是两套完全独立的系统。两个喷嘴一起移动,这就排除了IDEX独有的复制模式或镜像模式,但可以把不同的耗材分配到两个喷嘴上,与只有一个喷嘴供多种耗材共用的机器相比,可减少换色或换材料所需的清料次数。

这种折中方案主要面向想要偶尔进行双色或多材料打印、又不想投资完整的多头工具头切换系统或导轨上的两个独立挤出机的用户。在并行打印两个独立零件方面,它不如IDEX灵活;在消除交叉污染方面,它不如工具头切换系统彻底,因此它是一种居中的选择,而不是另外两种方案的直接替代品。

复制与镜像模式:一次任务打印两个零件

复制模式和镜像模式是J1s这样的IDEX机器独有的,它们主要改变的是产量,而不是单个零件的质量。复制模式适合小批量相同的零件,如果打印中途出现问题,可以停止其中一个而不损失另一个,这在长时间打印时是一项有用的保障。

镜像模式面向成对出现的对称零件,即左右各一的零件,例如某些支架或安装件,与在单挤出机机器上连续打印两次相比,可缩短总时间。这两种模式都是IDEX架构特有的:工具头切换系统和共用滑架上的双喷嘴都无法以同样的方式提供,因为它们的工具彼此不能独立移动。

可溶性支撑与双色零件:这些系统的实际效果

无论选择哪种架构,可溶性支撑和双色零件仍然是选择双挤出机最具体的理由。在J1s这样的IDEX上,厂商列出了与可溶解耗材(PVA类)的兼容性,这类耗材浸泡后溶解,还有设计成可轻易用手掰断的易剥离耗材。在Prusa XL这样的工具头切换系统上,据厂商介绍,专用的可溶性有机支撑材料可溶于水,这简化了从复杂悬垂或否则无法触及的内部空腔中去除支撑的过程。

对于不要求颜色之间零污染的简单双色物体,H2D或X2D上的双喷嘴通常绰绰有余,也不必投资更复杂的系统。如果需求只是偶尔出现,在考虑购买双挤出机之前,带自动换料功能的单喷嘴系统是值得考虑的第四种选择。

究竟哪些人需要双挤出机?

当一个项目需要在同一个零件上组合两种性能不相容的材料,比如刚性的底座配上柔软的区域,或者需要之后无法用手干净去除的支撑时,双挤出机就变得值得。对于经常小批量生产相同或对称的功能性零件的人来说,它也物有所值,因为IDEX的复制模式或镜像模式确实能节省时间。

对于偶尔的双色打印或双色徽标,IDEX或工具头切换系统通常远远超出需要:H2D这类机器的双喷嘴,甚至带自动换料功能的单挤出机系统,就能应付大多数情况。创业预算工具可以帮助你在做决定之前权衡每种方案的成本。

双挤出机架构对比

架构可实现的功能目录示例
IDEX(独立挤出机)复制、镜像、并行打印;并排运行时不会互相污染Snapmaker J1s
工具头切换(每种材料一个专用工具头)几乎无需擦料,可由专用工具头打印可溶性支撑,最多支持5个工具头Prusa XL
同一滑架上的双喷嘴偶尔进行双色或多材料打印,擦料量比单喷嘴少Bambu Lab H2D, Bambu Lab X2D
Bambu Lab H2D,厂商图片

Bambu Lab H2D

350 × 320 × 320 mm

快换双喷嘴、主动加热腔体和可选的激光/切割模块,使它在 Bambu Lab 的产品线中成为少见的多用途基础机型。

AMS 2 Pro、高温喷嘴和激光模块都是单独销售的,因此实际包含的内容完全取决于零售商列出的套装。

规格参数与零售商
Bambu Lab X2D,厂商图片

Bambu Lab X2D

256 × 256 × 260 mm

据 Bambu Lab,第二个喷嘴主打可干净剥离的支撑材料,另有 65°C 的加热腔体、300°C 的喷嘴,以及 256 × 256 × 260 mm 的标称容积。

超过两种材料时,要实现完整的多色仍需要 AMS,而且双喷嘴打印会把成型尺寸缩小到 235.5 × 256 × 256 mm。请在零售商的商品页面上核对确切的套装内容(Combo 或单机)。

规格参数与零售商
Prusa Research XL+,厂商图片

Prusa Research XL+

360 × 360 × 360 mm

可从 1 个扩展到 5 个工具头的工具头切换系统,16 区分段热床以减少翘边,据 Prusa Research 称,+ 改款带来更快的校准,打印速度也快 10-15%。

默认为开放式机架,没有主动腔体加热;打印技术类材料需要选配外罩来稳定温度,Prusa Research 没有公布最高速度或加速度数据。

规格参数与零售商
Snapmaker J1s,厂商图片

Snapmaker J1s

300 × 200 × 200 mm

独立双挤出,配备复制和镜像模式以提升产量,并标配外罩。

可用成型尺寸随模式而变:标准模式下为300 × 200 × 200 mm,复制或镜像模式下会缩小。

规格参数与零售商

常见问题

IDEX与工具头切换有什么区别?

IDEX让两个挤出机在同一根轴上独立移动,支持复制模式和镜像模式;而工具头切换系统则在不同材料之间物理更换整个工具头,几乎不需要清料,但没有复制模式或镜像模式。

Bambu Lab H2D是IDEX打印机吗?

不是:它的两个喷嘴安装在同一个滑架上,作为一个整体打印头一起移动,这样可以减少颜色之间的清料,但不具备IDEX的独立运动,也没有复制模式和镜像模式。

简单的双色打印需要双挤出机吗?

不一定:对于偶尔的双色打印、且不要求零污染的情况,同一滑架上的双喷嘴,或带自动换料功能的单挤出机系统,往往就足够了。

这些机器上的可溶性支撑是如何工作的?

它们用另一种材料打印,打印后用水溶解,或者对易剥离耗材用手掰掉,这简化了从否则无法触及的复杂几何结构中去除支撑的过程。

复制或镜像模式究竟什么时候有用?

主要用于小批量打印相同的零件,或成对对称的零件,例如左右支架,在这种情况下,这种模式能明显缩短总生产时间。

资料来源与局限

  • Prusa — Original Prusa XL
  • Snapmaker — J1s高速IDEX 3D打印机

我们整理的是厂商和社区的文档,并未亲自测量这些产品。针对你具体型号的手册优先于一般性的指导。

继续探索

更清晰的候选清单,从你的项目出发。

在对比报价之前,请使用免费的选购清单和预算表。

获取免费入门工具包