無模注塑！生產批量級3D打印技術“高速面燒結”來了

導讀：南極熊想請大家關注一種新的、革命性的聚合物塑料批量生產級3D打印技術路線——“高速面燒結”！而且它已經產生了多種具有工業(yè)應用價值的技術流派。

①LaserProFusion百萬二極管激光器陣列燒結技術
借助LaserProFusion技術，全球領先的德國3D打印廠商EOS提出了一種革命性的塑料增材制造工藝：幾乎一百萬個二極管激光器陣列，照射熔化粉末材料，3D打印零部件。制造過程非常高效，可以在許多應用中替代注塑成型。據南極熊了解，這種3D打印機將于2021年推向市場！


“無模注塑”是德國EOS針對自家技術，提出的概念“LaserProFusion Technology for Tool-Free Injection Molding”。便于在制造業(yè)領域進行理解和普及。他們和某些大廠合作，例如汽車領域的一些特定零件，已經開始實實在在代替注塑！

低成本批量3D打印，前所未有的高產率


△視頻：LaserProFusion 面燒結3D打印技術

全新的LaserProFusion技術，最核心的特點是生產率的極大提高。作為在增材制造領域擁有30多年經驗的先鋒，德國EOS不斷優(yōu)化粉末材料與激光之間的相互作用。借助新技術，曝光所需時間大大縮短，并且不受零件數量及其幾何形狀的影響。LaserProFusion技術是為EOS聚合物生產平臺開發(fā)的，為增材制造的批量生產開辟了一條全新的道路。
△這是EOS使用最新的LaserProFusion技術配合PA12材料3D打印的一個外殼零件

“借助LaserProFusion技術，我們在使用聚合物的工業(yè)3D打印中實現(xiàn)批量生產，將生產率提高到一個新的水平。它是一種可以在許多應用中替代注塑成型或可以實現(xiàn)免工具注塑成型的技術。這將使工業(yè)3D打印對于未來全新市場具有強大的吸引力�！盩im Rüttermann，聚合物事業(yè)部高級副總裁| EOS GmbH

與以前的激光燒結SLS相反，不是CO2激光慢慢照射走完整個模型輪廓，而是使用了多達一百萬個二極管激光器，可以實現(xiàn)高達5千瓦的最大總輸出。對于每個零件分層，僅在CAD模型數據指定的熔化像素點上，激活激光，實現(xiàn)這部分材料的熔化凝固成型。
其實，SLS和LaserProFusion技術的區(qū)別，在南極熊看來，類似光固化技術中的SLA和DLP技術的區(qū)別。

• SLA的打印過程是，使用單束激光來回掃描照射固化樹脂材料；而DLP是一次性照射整個截面，實現(xiàn)高速3D打印。
• SLS技術是使用單個CO2激光來回燒結材料；而LaserProFusion技術是一次性燒結整個截面，實現(xiàn)高速3D打印。
  

②高功率DLP激光燒結技術
南極熊把LaserProFusion這種百萬二極管激光器照射熔化粉末材料的方式成為“高速面燒結”！那么請讀者進一步思考：現(xiàn)有的用于光固化3D打印機中的DLP光機技術，是否可以升級一下，射出更大功率的光，照射熔化粉末材料，達到DLP“高速面燒結”的目的呢？
△使用DLP650LNIRDMD進行NIR系統(tǒng)設置

是的！DLP“高速面燒結”技術也來了。據南極熊了解，發(fā)明了DLP技術的德州儀器TI，他們推出的數字微鏡器件 (DMD) - DLP650LNIR，可以實現(xiàn)高功率的輸出，從而滿足SLS激光燒結3D打印的面燒結目的！已經有廠商在利用這個芯片來開發(fā)DLP“高速燒結”3D打印機了！

△DLP650LNIR

DLP650LNIR成像系統(tǒng)的一個應用是使用NIR激光器將粉末材料逐層燒結成3D對象的3D打印機。它可支持950至1150 nm的近紅外波長，是DMD上投射功率高達160W的NIR激光器，并提供TI迄今為止發(fā)布的最高光功率處理能力（最高可達500 W/平方厘米），可以提供足夠的熱能來熔化塑料或金屬粉末（是的，甚至可以燒結金屬粉末材料；那么未來可能實現(xiàn)DLP面曝光金屬3D打�。浚�；并且DLP650LNIR提供高度的編程靈活性！

隨著3D打印從快速原型制作發(fā)展為真正的數字化制造的技術日趨成熟，對打印過程，尤其是打印室中的熱變化嚴格控制的需求，變得愈發(fā)重要。DMD上微鏡的快速切換時間（微秒）可增加并改變傳遞到打印表面的激光強度。與DLP650LNIR的數字控制器配合使用時，可實時編程并提供自定義灰度圖案，以調制每個像素的熱能，實現(xiàn)每個打印層的實時校正。這種速度和靈活性可為成品提供可靠和精確的燒結，使之具有細微特征尺寸和穩(wěn)健的內部機械結構。

DLP650LNIR提供工業(yè)級制造和近紅外 (NIR) 激光成像所需的高速和打印一致性。DLP650LNIR擴展了可使用DLP技術的工業(yè)打印應用范圍，包括選擇性激光燒結3D打印，以及材料科學家在這些市場中引入新材料時出現(xiàn)的新技術。 高功率DLP技術應用開發(fā)白皮書.pdf (1.79 MB, 下載次數: 544)

2020-5-29 15:51 上傳

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雖然功率已經大大提高，但對于燒結某些粉末材料來說，可能還不夠高。要用于燒結技術的3D打印機中，有兩個思路：

• 降低材料的熔化溫度，例如把添加劑混合到粉末材料中，或者使用黑色的容易吸收熱量的粉末；
• 使用各種放大方案甚至滾動光學頭，來提高應用于實際打印表面的總體功率密度，并找到通過系統(tǒng)級解決方案提高光通量的方法。
  

到現(xiàn)在為止，南極熊了解到，這個高功率的DLP，已經應用于HSS高速燒結，MJF和低成本SLS系統(tǒng)中。相關閱讀：有望PK注塑？5種高速尼龍3D打印技術http://www.beckysfeelgoodyoga.com/thread-137068-1-1.html

暢想未來
南極熊想提出一個問題，“當這種大批量燒結塑料的3D打印機到之時，注塑行業(yè)中會有哪些細分領域被取代呢？”

快速3d打印無模注塑