精度细过发丝 The Form 1 3D打印机试用

从传说到眼前
      【中关村在线办公打印频道原创】人的头发的直径，大约是50-80微米。这已经是一个非常小的直径。而今天我们给大家带来的由Formlabs发布的The Form 1光固化3D打印机，其能打印的最小层厚，只有25微米，大概只有我们发丝直径的一半到三分之一。


从传说到眼前
      中关村在线3D打印频道，之前给大家带来过一些3D打印机的测试 。如果从技术角度看，这些产品都属于熔融沉积技术（FDM，Fused Deposition Modeling）。而这次，我们则在第一时间感受到了Formlabs推出的基于光固化技术（SL，Stereolithography）的产品，超过的3D打印精度是这款产品的突出特色。

之前我们接触的都是基于FDM技术的桌面3D打印机
      第一次听说Formlabs的产品，还是在去年。之前所有的桌面3D打印机，都是基于熔融沉积技术的产品，大家的产品，比拼的是谁的完成度更高，因为这关系到最后的打印质量。而Formlabs的产品，则带有一种地震的效果，第一次将光固化技术带到了桌面，并且价格还能接受：3299美元。

光固化3D打印机第一次来到桌面
      这种桌面3D打印技术上的革新，也吸引了投资者的注意，在去年，Formlabs获得了高达1900万美元的A轮投资，用以推广产品扩大产能。这也是3D打印领域初创企业拿到的比较大的一笔融资。中关村在线3D打印频道非常幸运，是最早在国内接触到Formlabs产品的媒体，我们也第一时间给大家奉上Formlabs的产品。
什么是光固化技术？
什么是光固化技术？
      光固化技术大家可能还比较陌生。如果有人有龋齿，也就是俗称的虫牙，有了牙洞，大夫现在一般都是往里面填补光固化树脂，也就是所谓的“照一下”，来取代过去所用的合金填料。由此可见，光固化的材料，可以有非常高的强度。

光固化树脂在牙医的齿科领域用的非常多，用来补牙
      光固化技术，所用的材料叫做光固化树脂。这种树脂在保存的时候是液体，而受到一定功率的光线照射，则会发生光化学反应变硬成为固体，并且这个过程基本是不可逆的，也就是说固化好的树脂，不会被液态的树脂溶解。为了实现3D打印，就需要人造光源，理想的光源自然是激光。并且，激光的发射功率、聚焦等技术都是非常成熟的，实现微米级的控制成本并不高，这是Formlabs光固化3D打印机在原理上的信心。

多个反射镜微调来聚焦、调整激光扫描的范围
      具体到打印过程，和之前评测的产品差不多，也是逐层打印：用激光扫描特定的区域，形成一层固化的树脂之后，打印平台移动，固化下一层，这个过程对打印平台的步进式电机的精确驱动要求还是比较高的。

光固化技术打印的物体都非常光滑
      光固化技术的优点在哪里？主要有两个，一个是打印的精度非常高，可以达到微米级别，比如Formlabs这款产品的精度就能达到25微米的层厚，而另外一个好处就是打印之后的物体表面是光滑的，不像FDM技术，盘丝出来表面是粗糙的。
The Form 1 3D打印机：逆生长作业
The Form 1 3D打印机：逆生长作业
      尽管定位于桌面打印，但是事实上这款产品的体积并不能说有多苗条，毕竟它可以打印的物体最大体积有125mm×125mm×165mm，并不算小，而且还要考虑承载和激光发射组件。

正面只有一个电源按钮

背部的USB与电源接口
      The Form 1 3D打印机的整体感非常强。只有机身正面有个电源开关，背面留有一个USB接口以及一个电源接口。其它全靠软件控制。顶部是固化的工作台，而低下的部分则是激光发射组件。

顶部的载物台，打印一层升高25微米

底部的固化树脂盛放池，激光照射底部固化

The Form 1是“倒着”打印出来的，有耐心可以看到逆生长的过程
      过去我们测试的3D打印机，载物的平台是每打印完一层，平台下移，而The Form 1则完全相反：是一种“逆生长”：在第一层固化之后，底层会粘在平台上，然后平台上移，激光照射到有液体树脂的方形玻璃皿里面，固化第二层。由于每个层的厚度只有25微米，所以The Form 1最小可以打印的物体非常小，只有300微米。
The Form 1带来的思考
The Form 1带来的思考
      桌面3D打印带来了新技术、新产品，固然是值得赞赏和欢迎的。在官网上，我们看到Formlabs指定的树脂材料，提供了三种，除了清澈透明的，又有了白色和灰色的树脂。

固化用的树脂
      不过笔者本人检索了一下相关领域的科学论文，发现这些光固化材料，不能算彻底的无毒。并且树脂并不溶于水，而是溶于醇或是丙酮等溶剂，所以打印完毕之后的清理，也需要醇等溶剂来完成。因此，打印过程和后期的处理，最好加上一定的保护。

多层打印速度比较慢，依旧是待解决的难题
      现在制约3D打印的普遍问题是速度太慢。The Form 1，也快不起来，与快速相反，The Form 1由于打印的层厚度只有25微米，打印一毫米就要40层，10厘米是4000层，可想而知打印一个较大的物体，需要消耗的时间。事实上，The Form 1的打印速度，工作人员介绍说，一般打印都需要几个小时。
The Form 1打印作品赏析
The Form 1打印作品赏析
      这里我们给出一些The Form 1 3D打印机的作品，大家可以看到，通过和硬币的对比，它的精度优势非常明显，很小的物体也有丰富的细节。


打印的大脑模型

The Form1打印的戒指

对比硬币：超小的海神也有丰富的细节
      高精度，正是光固化3D打印的魅力所在。这种技术与相对成本较低的、精度也较低的FDM技术的产品，能够在桌面打印领域进行一定的优势互补。