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从多层楼房、全尺寸船体到火箭部件和船舶螺旋桨，机器人3D打印——也称为机械臂3D打印或机械臂增材制造——正在兴起。它在材料方面（聚合物、金属、混凝土等）几乎是无限的，并且可以制造传统3D打印机无法实现的大型复杂零件。
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优点
来自机械臂3D打印机的打印部件通常不需要支撑，这进一步增加了设计自由度并节省了材料成本。但这要求结构必须能够自我支撑，这通常排除了悬垂设计。然而，许多制造商通过允许重新定向建造平台来解决这个问题，使得可以通过将挤出层与下层几何结构对齐来利用其作为支撑，从而创建悬垂结构。
机械臂打印机的另一个独特之处在于，它们不需要像固定轴打印机那样依靠切片软件来创建层。得益于多轴刀具路径，这些机器使用专门的3D打印软件（见下文）进行编程，该软件类似于传统的机械臂编程软件，但额外增加了一层针对增材制造的逻辑。
荷兰的Royal3D使用CEAD的机械臂3D打印系统来制造全尺寸船只及其他项目
机械臂3D打印机的另一个显著特点是，它们主要是”自行组装”的，尽管现成平台的数量正在增长。公司通常分别购买机械臂、挤出单元、软件和其他部件。虽然这可能是一个缺点，但对于许多已经拥有机械臂的工业制造公司来说，能够为其配备新设备以用于新用途，使得这项技术更易接近且更熟悉。
The New Raw 是一家位于鹿特丹的研究和设计工作室，由建筑师 Panos Sakkas 和 Foteini Setaki 于 2015 年创立，旨在通过设计、机器人和工艺赋予废弃材料新的生命
更便宜、可持续的材料
机械臂3D打印机不使用巨大的线材卷。相反，它们通常使用颗粒或碎片形式的聚合物材料；线材或粉末形式的金属；以及来自特殊容器的粘土或混凝土类材料。
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机械臂如何变成3D打印机
挤出机机构从中央料斗吸取颗粒并将其加热，以根据塑料类型产生精确所需粘度的熔体。塑料颗粒用于各种行业，包括注塑成型，因此它们通常比传统挤出式3D打印机中使用的塑料线材便宜得多。颗粒形式还开辟了混合材料和创建定制混合物以及使用经过粉碎的回收塑料的机会。由于通常在具有更长加热区、能够实现更高材料吞吐量的大型机器上使用，用颗粒和碎片打印也比用线材打印更快。
用于金属的机械臂
机械臂也用于定向能量沉积3D打印（左图来自Additec）和电弧增材制造（右图来自MX3D）
机械臂3D打印机当然不限于塑料。然而，使用金属和机械臂的3D打印通常属于电弧增材制造（WAAM）技术类别或定向能量沉积类别，我们在单独的指南中涵盖了这些内容，因此在此不深入探讨。
用于混凝土的机械臂
机械臂3D打印机也越来越多地用于建筑和工程项目中的类混凝土材料。诸如 Vertico 和 Twente AM 等公司提供各种机械臂和混凝土挤出机配置，用于3D打印墙壁、长凳、花盆和轻型建筑项目。
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CEAD
荷兰3D打印技术供应商CEAD开发了AM Flexbot，这是一种用于大规模增材制造的灵活机器人解决方案。该模块化系统高度可定制，允许修改以适应各种应用并包含CNC铣削等功能。2024年3月，CEAD宣布与机器人软件初创公司Adaxis合作。这项战略合作将把用于大幅面3D打印的AdaOne软件与CEAD的Flexbot解决方案集成。
与ABB不同，CEAD AM Flexbot配备了一个可以处理工程级、高温塑料（如PET和ABS碳纤维）的挤出机。（您也可以单独购买CEAD的任何挤出机，如下文挤出机部分所述。）
使用西门子的Sinumerik 840D控制器来操纵Comau机器人手臂跨越31个轴，该机器可以在1.2 x 1.8米的打印台上提供高精度的结果。与其他一些解决方案不同，它不需要单独的机器人控制器。
Flexbot可以通过可选模块进行扩展，这些模块增加了转台、加热工作台和铣削附加功能。后者使操作员能够为模具制造和工具应用实现不同级别的表面光洁度。
据该公司称，CEAD的Flexbot与任何切片软件兼容，但最近推出了用于Flexbot集成的AdaOne。结合手臂的操作灵活性，它很容易融入不同的制造流程。
慕尼黑工业大学（TUM）与CEAD合作，为大型客机的演示复合襟副翼打印模具。Flexbot使TUM能够使用其专有的G代码来控制机器人，帮助他们更快地打印模具并减少最终打印件的翘曲。
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总部位于意大利、在德克萨斯州设有四个设施和新总部的Caracol，开发了为其机器人增材制造服务提供动力的硬件和软件。最初作为服务提供商，该公司现在提供其集成的硬件和软件解决方案Heron AM，作为可购买的系统——与机器培训一起销售，并根据用户需求进行定制。
Caracol使用其专有的Scalprum 13800系统（部分已获专利）结合KUKA六轴机械臂来制造大型原型和成品，以及工具、夹具、模具和最终使用部件。该公司表示，这种六轴技术在规模或复杂性上没有限制，并显著减少了生产时间和材料成本。Caracol目前主要服务于工业制造领域，包括航空航天和汽车 sector。
该公司可以使用各种高性能和回收材料进行打印，包括PEEK、玻璃纤维或碳纤维增强尼龙（PA12）、PPS、TPU以及回收聚合物如rPLA和rPET。
在近期增长之前，Caracol推出了其金属大幅面增材制造平台Vipra AM，于2024年11月发布。这种机器人定向能量沉积系统提供”XQ”（极致质量）和”XP”（极致生产力）配置，适用于不同的金属类型和工业用例。
2025年10月，Caracol完成了4000万美元的B轮融资，以加速其全球扩张，增强其软件、自动化和人工智能能力，并扩大在欧洲、美国、中东和亚太地区的业务。
该公司还完成了对德国Hans Weber（Weber Additive）的增材机器人知识产权和技术的战略收购，加强了其在欧洲的技术和供应基础。
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KraussMaffei 的 powerPrint Flex 于 2025 年 11 月刚刚推出。它是一个模块化的、基于机器人的大幅面增材制造系统，旨在为热塑性零件生产带来工业级的灵活性。其核心是将一个六轴工业机器人单元与一个高通量挤出机（PrintCore）相结合，该挤出机能够处理高达70公斤/小时的熔体，温度可达400°C，从而能够使用包括纤维增强材料在内的中高性能聚合物。
该系统的构建平台在其标准配置下尺寸约为2,500 × 2,000毫米，并包含一个加热真空夹紧台，具有16个独立控制区域，最高床温可达180°C。整体架构完全模块化，允许系统从独立单元扩展到集成生产线，并可纳入额外的自动化轴、转台或后处理模块。
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CEAD
CEAD将其聚合物颗粒机器人挤出机作为完整的独立系统提供，并配有一个控制温度、挤出速度和自动材料输送的基座单元，这确保了操作安全。这些挤出机通常与机器人手臂和基于龙门架的解决方案集成。
这些挤出机设计用于处理纤维填充的热塑性塑料颗粒，并且可以处理几乎所有的短纤维增强热塑性复合材料，使其广泛适用于许多行业。该公司还提供颗粒干燥器和专有的打印床。
四种尺寸（E25, S25, E40, E50）的挤出机最大输出速率从每小时12公斤到每小时84公斤不等。
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Dyze Design
Dyze Design 生产各种挤出机和热端，其中许多是各种品牌3D打印机的标准设备。对于机械臂3D打印，Dyze 提供 Pulsar 颗粒挤出机（10,850美元），可以安装在任何大型3D打印机或机械臂上，将其转变为颗粒打印机。Dyze 的新产品是 Pulsar Atom 挤出机，预购价约为4,000美元，该公司称其可达450°C，材料输出量为每小时800克。
Pulsar Pellet 具有高达500 mm³/s的吞吐量，使其成为市面上最快的颗粒挤出机之一。它有三个加热区，旨在通过其定制的挤出螺杆保持输送的熔融塑料恒温。Pulsar 支持从1毫米到5毫米的多种喷嘴尺寸，并可配备可选自动送料系统，该系统还能检测料斗中的颗粒水平。该公司表示，虽然挤出机没有回缩功能，但其防渗漏机制应保持高打印质量。
Pulsar Pellet 可以加热到500°C，因此支持所有可用类型的标准、工程和增强热塑性塑料，无论是回收料还是新料。
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总部位于美国的Massive Dimension的创立秉持可持续发展的理念。该公司旨在通过机械臂3D打印推广使用回收料和颗粒材料。
Massive Dimension的产品线涵盖了将工业机械臂转换为大幅面增材制造平台所需的所有组件。该公司通过其姊妹公司、线材挤出机制造商Filabot，在热塑性挤压技术方面已有十多年的经验。
Massive Dimension MDPH2 颗粒头挤出机（4,945美元）是一款轻量且经济的选择，适合那些希望进入大幅面增材制造前沿领域的人。MDPE10挤出机（14,848美元）每小时输出10磅，是MDPH2材料输出量的五倍，这允许更短的打印时间和单道次更厚的壁。最大的MDPE10 Industrial挤出机（17,973美元）专为高产量生产、高填充聚合物和磨蚀性添加剂的挤出而设计。
除了三种可以安装在机械臂上的挤出机外，Massive Dimension还提供用于大幅面增材制造应用的现成的、可定制的机器人打印单元，配备ABB的机械臂。您还可以从Massive Dimension和ABB购买培训服务，以熟悉您的打印机，确保您的操作员装备精良，能够开始生产零件而无需显著的停机时间或过度的打印失败。这些培训服务包括关于打印过程所有方面的概述课程，包括切片软件、聚合物挤出、快速编程和挤出机维护。
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Rev3rd制造颗粒挤出机，并提供颗粒式大幅面3D打印机和颗粒打印服务。
该公司的挤出机采用四区加热设计，有助于保持聚合物恒温。进料段接收冷颗粒并产生更多热量来熔化它们。然后，压缩段将聚合物稳定在精确的温度，确保塑化过程（所有固体颗粒变成熔融状态）。最后，计量加热器确保均匀流动。水冷回路使整个系统（电机、螺杆柄、减速器和进料区）保持恒温。
这三款挤出机RD-M40、RD-M25和RD-M10，适用于机器人和CNC机床，并提供每小时不同的输出体积（40kg、25kg和9.5kg）。每个选项都配有可选的文丘里送料系统，可检测颗粒水平并自动为挤出机加料。颗粒可以从散装源输送或直接从干燥机输送。
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Caracol/Weber Additive
Weber Additive以其机器人和挤出机技术闻名，可以为任何模块化6轴工业机器人（KUKA或Stäubli）配备挤出机（AE 16, AE 20, AE 30）和一个称为机器人单元的外壳，作为一个名为DXR系列的套件提供。如果您只想要一个挤出机，也可以根据要求购买。
Weber挤出机可以达到450°C，并具有调温进料区、水冷和可互换喷嘴。它们重量轻，针对可变输出进行了优化，并具有强大的伺服电机和紧凑的材料进料器。该公司表示，颗粒挤出机的正确配置和尺寸取决于许多因素，例如所需的挤出速度、层厚和壁厚以及材料。
Weber Additive的产品组合包括用于龙门架系统（DX系列）的直接挤出系统、机器人生产单元（DXR系列）以及按需为客户生产零件的系统。
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KraussMaffei
KraussMaffei 的 PrintCore 挤出头是一个高性能组件，专为工业增材制造而设计。它不仅能处理标准热塑性塑料，还能处理要求苛刻的高温材料和纤维增强聚合物。
PrintCore 能够达到高达450°C的熔体温度，并根据配置提供约30至70公斤/小时的输出速率，其设计可与工业机器人或龙门系统集成，从而实现高通量和稳定的大幅面零件生产。其架构支持通过伺服电机进行性能运动控制，提供了大规模3D打印环境中可靠沉积所需的精度和动态响应。
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Robotmaster生产CAD/CAM软件，帮助机器人操作员集成离线编程、仿真和代码生成以用于增材制造。该程序具有强大的问题与错误可视化功能，使得更容易在第一次尝试时就成功打印。该公司表示，可以从CAD模型生成用于机器人增材制造应用的自动化编程，随后只需最少的工作量即可修改以适应所有基于过程的参数。
Robotmaster的点击拖动界面使得重新定向和修改机器人手臂路径以获得最佳打印结果变得简单。它还具有单键轮廓识别功能，允许操作员在无需学习复杂仿真技能的情况下配置优化的机器人程序。
总而言之，Robotmaster自动化了机器人编程中许多最具挑战性的任务。制造商表示，这些功能可以实现更快的打印时间和更高的零件质量。
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ABB RobotStudio
我们之前已经提到过ABB的RobotStudio。这款仿真和编程软件允许操作员在一小时内为公司的机器人进行增材制造编程。
该公司表示，属于ABB的PowerPac产品组合的RobotStudio，其于2020年推出的3D打印功能消除了手动编程机器人手臂的需要，允许更快的原型制作。该软件可以将任何标准切片器软件设计转换为ABB的仿真环境和RAPID机器人代码，而无需手动编程。
RobotStudio具有G代码过滤功能，可去除不必要的G代码点，使机器人运动更平滑。在打印机上包含一个ABB兼容的挤出机螺杆允许程序控制挤出以实现精确打印。
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英国的Ai Build的AiSync软件为基于挤出机的工业3D打印机提供自动化的刀具路径生成、过程控制和监控工作流程。该程序能够在一个平台上以最少的设置控制多台打印机。
AiSync生成多轴刀具路径——与常规切片软件创建的路径不同——不受限于层。该软件具有预定义的几何运算符库，使定制和优化刀具路径更加容易。
制造商表示，该软件会自动补偿诸如翘曲和层分离等问题。自动故障检测和预测分析功能有助于操作员进一步优化其打印过程。
Ai Build目前专注于软件解决方案，但该公司也进行过有限的定制打印。AiSync已在多个应用中得到使用，包括能源、航空航天、汽车和建筑。
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Adaxis
Adaxis是一家法国-瑞典机器人软件初创公司，其使命是通过使先进制造过程对每家公司都可用来实现灵活和可持续的制造业。他们表示他们的软件将把任何机器人变成灵活的3D打印机。
该公司的AdaOne是一款用于金属、塑料、复合材料和混凝土的机器人增材制造的强大软件。该软件平台涵盖了从想法到成品零件所需的每个方面，包括机器人仿真、多轴路径规划、至关重要的碰撞检测以及机器人程序生成。
AdaOne与广泛的工业机器人和定位器兼容，包括ABB、KUKA、安川和FANUC，并且可以适配处理高达14个轴的自定义运动系统。
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Octopuz OLRP
总部位于加拿大安大略省的Octopuz于2020年中发布了其离线机器人编程（OLRP）软件的重大3.0更新。该公司增加了新的PathPlanner工具套件以增强路径编程。
用于增材制造的Octopuz OLRP可以配置多个角度设置，以实现高机器人运动可靠性和准确性。新的PathPlanner工具让操作员可以创建、修改和变换路径，以进一步提高手臂运动效率。
该程序还能够通过高级仿真功能分析材料厚度和质量。OLRP支持CAM集成和切片器G代码导入。
Octopuz的软件解决方案支持来自几家不同制造商的机器人手臂。例如，它已被用于KUKA的机器人手臂，这在上一节中有所提及。
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RoboDK是另一家加拿大软件解决方案提供商。其离线机器人编程软件突出其与各种选项的兼容性——它支持来自50家制造商的500多种工业机器人，包括ABB和KUKA。
该程序允许用户通过简单的拖放界面上传3D模型来定义他们的工具。这使得操作员可以快速为他们选择的机器人手臂定义3D打印头。
制造商表示，直观的自动化CAD/CAM集成界面可以快速创建无错误的刀具路径，避免碰撞、奇异点和轴限制。在RoboDK中生成最终的机器人路径不需要编程经验。自动化的两次点击过程与70多个后处理器配合使用，保证了对种类惊人的机器人的支持。
寻找一站式软件解决方案的操作员应该看看RoboDK。该公司根据用户和制造商的建议不断添加对新机器人的支持，因此它不适用于您的机器人手臂的可能性相当低。
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Nagami Design
西班牙的Nagami Design将3D打印和机器人制造带入大型产品和物体，具有各种定制可能性。研究和创新是其产品的核心，这些产品是与国际知名设计师合作开发的，他们挑战技术以创造突破性的产品。
Nagami与UCL设计计算实验室合作，使用2.4公里连续的塑料线创建了Voxel-Chair v1.0，这些塑料线在空中熔化并凝固，创造了新的复杂程度。Voxel Chair是第一个使用专为机器人3D打印开发的新设计软件设计的原型。该软件基于由Manuel Jimenez Garcia和Gilles Retsin在巴特莱特建筑学院、设计计算实验室领导的研究。
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Branch Technology
Branch Technology的C-Fab（蜂窝制造）技术创建了一个3D打印的自由形态聚合物基体，其中填充了复合材料，并用外墙板和连接件完成。该方法使用的材料比传统分层打印少20倍，提供更高的强度重量比。
2019年，Branch与西佛罗里达大学合作，为其校园创作了一个艺术装置。最终的作品是一个使用Branch的C-Fab方法3D打印的亭子，该方法使得亭子耐用且轻便，同时为其抛物线形状实现了高度的设计自由。
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荷兰设计公司Aectual创造室内外家具和建筑元素。该公司实际上开发了自己的XL 3D打印系统，利用ABB机器人手臂和IRC5控制器、定制的工业挤出机以及西门子PLC。该3D打印机套件也可供选定的合作伙伴购买。
Aectual可以使用各种材料进行打印，从混凝土到生物塑料、水磨石和回收废塑料，如利乐包包装。于2022年启动，利乐公司承诺其所有办公室都将配备由Aectual使用其回收容器制作的3D打印家具。它提供大体积打印，在其阿姆斯特丹设施拥有500平方英尺的打印区域。
2021年1月，Aectual推出了其Aectual Community，允许会员定制打印他们的家具设计。2019年，该公司与著名的西班牙建筑师Patricia Urquoila合作，为当年在慕尼黑举行的BMW Welt展览打印了她的地板设计。
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Haddy
Haddy，一家美国的可持续设计和制造公司，于2025年在佛罗里达州开设了新的大型3D打印微型工厂。该工厂配备了CEAD Flexbot机器人3D打印系统，并集成了CNC后处理能力。该设施是全球同类设施中规模最大的之一。
目前Haddy主要专注于家具产品，这些产品是可持续的。
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