Azul 3D推出首款大幅面快速光固化3D打印机:LAKE

3D打印资讯
2021
09/15
09:36
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导读:3D打印高速光固化这个方向似乎越来越受到市场的欢迎,除了Carbon、Nexa3D等行业领先公司,新公司也在不断涌现,并且大多都获得了大额融资,得到全球投资者的青睐。

△HARP3D打印过程视频

南极熊获悉,领先的3D打印初创公司Azul3D推出了首款商业产品:LAKE打印机,能够非常快速地生产大型光敏聚合物部件。机器使用大面积快速打印 (HARP) 技术的DLP系统,将大构建体积与快速打印相结合,提供“无与伦比的吞吐量”。据Azul 3D称,这款首次亮相的机器的生产量是同类工业级树脂打印机的2000倍。此外,这项技术还兼容多种3D打印材料,如橡胶树脂、高温陶瓷树脂、柔性树脂和可加工树脂。

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△Azul 3D

LAKE打印机是Azul 3D计划推出的一系列打印机中的第一台。另外,下一代机器被称为SEA,将提供四倍的打印面积,使制造商能够打印更大的零件或产品。目前,Azul 3D正在积极接受LAKE的订单,预计2022年交付。SEA将于2022年第四季度准备好预售。Azul 3D的联合创始人兼主席Chad Mirkin说:“这是我们第一次在一个价格点上结合吞吐量和材料,使3D打印能够彻底改变许多类型的制造。我们已经提高了行业标准,而这仅仅是个开始。”

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△LAKE构建室内部。照片来自Azul 3D。

快速光固化3D打印机LAKE

LAKE最值得注意的功能之一是大幅面构建体积,尺寸为 254 x 305x 610 毫米。打印机配备专门的DLP接口,可有效散热,使系统能够以高打印速度长时间运行。系统还配备了分辨率为72微米的高强度LED光引擎,覆盖约1600万个独立像素,无需其他投影机使用的“像素移位”技术来提高分辨率。

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△LAKE打印机

在Azul 3D大面积快速打印(HARP) 技术的支持下,LAKE使用专有材料快速打印复杂几何形状,可通过紫外线将液体塑料转化为固体。其他功能包括一个透明的紫外线罩,使用户能够在阻挡环境紫外线的同时看到构建室的内部,以及正面的大型全彩触摸屏界面。

Azul 3D的两位联合创始人James Hedrick(左)和David Walker。(照片:美国商业资讯).jpg
△Azul 3D的两位联合创始人James Hedrick(左)和David Walker。(照片:美国商业资讯)

Azul 3D首席执行官Cody Petersen表示,在过去一年里,制造商受到供应链中断的影响。与此同时,每个人都要求立即获得更多高度工程化的解决方案。LAKE打印机为这两个问题提供了革命性的解决方案,是大规模增材制造工业化的第一步。

初创公司Azul 3D的发展

Azul 3D是从西北大学Mirkin实验室分拆出来的,Mirkin是国际知名的材料科学和纳米科学专家。High-area rapid printing(HARP)3D打印技术也是从这里被发明的。迄今为止,这家公司提供与3D打印相关的服务,包括涉及设计、材料选择、3D打印和后处理的“全栈解决方案”。

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△LAKE 3D打印机在工厂车间的渲染图。图片由Azul 3D提供。

在2020年,Azul 3D备受全球范围投资者的青睐,完成了第二和第三阶段的种子轮融资,使其融资总额超过2000万美元(约1.37亿元人民币)。这笔资金的筹集也为Azul 3D推出新机器及相关产品起到了很大的作用。公司第一个商业产品的首次亮相得到了Azul 3D化学小组的帮助,所有HARP树脂都是在那里设计的。与LAKE相结合,这些材料可实现一系列工业和消费应用。

3D打印匹克球拍。照片来自Azul 3D。.jpg
△3D打印匹克球拍。照片来自Azul 3D。

在新冠疫情期间,LAKE打印机能够在60小时为医护人员打印了5000个面罩,相当于每台打印机每6分钟就生产大约8个面罩。最近,Azul 3D还与体育产品公司Wilson Sporting Goods合作。两家公司通力合作,于2021年9月10日发布了两款新的3D打印匹克球拍。这些球拍被设计为完全可定制,集成更多高级功能,例如死点去除、增加冲击力和静音击球。

HARP技术

大面积快速打印High-area rapid printing(HARP)技术最初由美国西北大学开发,在2019年底发表在《Science》杂志上。与Carbon发展路线一样,Azul 3D在顶级期刊发表技术论文之后不断融资,走商业化路线,一路发展至今。

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△美国西北大学《Science》杂志文章

通常情况下,立体光固化成型 (SLA) 技术使用的光固化液体树脂使用激光、投影仪或LED屏幕的紫外线固化。与熔融沉积成型(FDM) 相比,SLA打印机可以打印更精细的细节,并且成品没有FDM产品那种特征沉积线。但是,SLA有一些缺点。当前光固化3D打印技术速度提升的主要限制因素是热量。光反应聚合是一个高度放热的过程,打印机在高速运行时会产生大量热量,这不仅会导致危险的高温表面温度,还会导致打印零件的破裂和变形。速度越快,打印机产生的热量就越大。又大又快的机器,发热量会非常高。

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△HARP技术

还有,家庭打印机通过使用氟化乙烯丙烯 (FEP) 薄膜来防止硬化的光固化液态树脂粘附在LED屏幕上。然而,打印品的每一层都需要从FEP机械移除,这会产生吸力,反过来又会导致模型与打印床分离。降低打印床的提升速度会降低吸力效果,但会显着增加打印时间。一些新技术使用气态氧在打印件和树脂槽底部之间创建死层,消除了以前的FEP系统引起的抽吸问题。这加快了打印时间,但却加剧了热量积聚。气态氧实际上充当热绝缘体,聚集了热量,最终严重限制打印尺寸和速度。

△HARP技术的3D打印过程.gif
△HARP技术的3D打印过程

西北大学的团队在使用流动的不混溶氟化油床时找到了热量积聚问题的答案,通过类似于液体特氟龙不粘液体绕过了这个问题。HARP通过窗口投射光线固化垂直移动的成型台板上的树脂。液体聚四氟乙烯在接口上流动,除去热量,然后通过冷却单元进行循环。类似于下雨天打滑汽车的效果,流动的油在树脂和紫外线光源之间,这样在打印过程中Z轴方向就不必做上下往返运动来去除粘力。这实现了更快的非粘附打印与连续液面打印(和Carbon打印技术原理一样),速度上也提高了一百倍。同时,油没有起到热绝缘体作用。它的流动性实现了热交换循环,成为了一种冷却方法。

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△除了大幅面高速的打印技术,Azul 3D还开发了一系列的树脂材料,包括类橡胶材料、可机加工、柔性、耐高温等不同的特性。

HARP方法还有其他优点。油可用于在打印前加热打印床,也可以过滤去除会散射紫外线并降低打印清晰度的微粒。此外,从气态氧到氟化油的转换意味着HARP系统可用于打印通常对氧气反应不佳的树脂。HARP采用垂直打印,用紫外线将液态树脂固化为硬化塑料,可以打印出坚硬、有弹性产品,甚至陶瓷。与其他3D打印技术常见的叠层结构相反,这些连续打印的零件机械性能很好,可以用作汽车、飞机、牙科、矫形器、时尚等等的零件。


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