Azul 3D推出首款大幅面快速光固化3D打印機(jī)：LAKE

導(dǎo)讀：3D打印高速光固化這個(gè)方向似乎越來越受到市場(chǎng)的歡迎，除了Carbon、Nexa3D等行業(yè)領(lǐng)先公司，新公司也在不斷涌現(xiàn)，并且大多都獲得了大額融資，得到全球投資者的青睞。

△HARP3D打印過程視頻

南極熊獲悉，領(lǐng)先的3D打印初創(chuàng)公司Azul3D推出了首款商業(yè)產(chǎn)品：LAKE打印機(jī)，能夠非�？焖俚厣�產(chǎn)大型光敏聚合物部件。機(jī)器使用大面積快速打印 (HARP) 技術(shù)的DLP系統(tǒng)，將大構(gòu)建體積與快速打印相結(jié)合，提供“無與倫比的吞吐量”。據(jù)Azul 3D稱，這款首次亮相的機(jī)器的生產(chǎn)量是同類工業(yè)級(jí)樹脂打印機(jī)的2000倍。此外，這項(xiàng)技術(shù)還兼容多種3D打印材料，如橡膠樹脂、高溫陶瓷樹脂、柔性樹脂和可加工樹脂。

△Azul 3D

LAKE打印機(jī)是Azul 3D計(jì)劃推出的一系列打印機(jī)中的第一臺(tái)。另外，下一代機(jī)器被稱為SEA，將提供四倍的打印面積，使制造商能夠打印更大的零件或產(chǎn)品。目前，Azul 3D正在積極接受LAKE的訂單，預(yù)計(jì)2022年交付。SEA將于2022年第四季度準(zhǔn)備好預(yù)售。Azul 3D的聯(lián)合創(chuàng)始人兼主席Chad Mirkin說：“這是我們第一次在一個(gè)價(jià)格點(diǎn)上結(jié)合吞吐量和材料，使3D打印能夠徹底改變?cè)S多類型的制造。我們已經(jīng)提高了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而這僅僅是個(gè)開始�！�

△LAKE構(gòu)建室內(nèi)部。照片來自Azul 3D。

快速光固化3D打印機(jī)LAKE

LAKE最值得注意的功能之一是大幅面構(gòu)建體積，尺寸為 254 x 305x 610 毫米。打印機(jī)配備專門的DLP接口，可有效散熱，使系統(tǒng)能夠以高打印速度長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。系統(tǒng)還配備了分辨率為72微米的高強(qiáng)度LED光引擎，覆蓋約1600萬個(gè)獨(dú)立像素，無需其他投影機(jī)使用的“像素移位”技術(shù)來提高分辨率。

△LAKE打印機(jī)

在Azul 3D大面積快速打印(HARP) 技術(shù)的支持下，LAKE使用專有材料快速打印復(fù)雜幾何形狀，可通過紫外線將液體塑料轉(zhuǎn)化為固體。其他功能包括一個(gè)透明的紫外線罩，使用戶能夠在阻擋環(huán)境紫外線的同時(shí)看到構(gòu)建室的內(nèi)部，以及正面的大型全彩觸摸屏界面。

△Azul 3D的兩位聯(lián)合創(chuàng)始人James Hedrick（左）和David Walker。（照片：美國(guó)商業(yè)資訊）

Azul 3D首席執(zhí)行官Cody Petersen表示，在過去一年里，制造商受到供應(yīng)鏈中斷的影響。與此同時(shí)，每個(gè)人都要求立即獲得更多高度工程化的解決方案。LAKE打印機(jī)為這兩個(gè)問題提供了革命性的解決方案，是大規(guī)模增材制造工業(yè)化的第一步。

初創(chuàng)公司Azul 3D的發(fā)展

Azul 3D是從西北大學(xué)Mirkin實(shí)驗(yàn)室分拆出來的，Mirkin是國(guó)際知名的材料科學(xué)和納米科學(xué)專家。High-area rapid printing（HARP）3D打印技術(shù)也是從這里被發(fā)明的。迄今為止，這家公司提供與3D打印相關(guān)的服務(wù)，包括涉及設(shè)計(jì)、材料選擇、3D打印和后處理的“全棧解決方案”。

△LAKE 3D打印機(jī)在工廠車間的渲染圖。圖片由Azul 3D提供。

在2020年，Azul 3D備受全球范圍投資者的青睞，完成了第二和第三階段的種子輪融資，使其融資總額超過2000萬美元（約1.37億元人民幣）。這筆資金的籌集也為Azul 3D推出新機(jī)器及相關(guān)產(chǎn)品起到了很大的作用。公司第一個(gè)商業(yè)產(chǎn)品的首次亮相得到了Azul 3D化學(xué)小組的幫助，所有HARP樹脂都是在那里設(shè)計(jì)的。與LAKE相結(jié)合，這些材料可實(shí)現(xiàn)一系列工業(yè)和消費(fèi)應(yīng)用。

△3D打印匹克球拍。照片來自Azul 3D。

在新冠疫情期間，LAKE打印機(jī)能夠在60小時(shí)為醫(yī)護(hù)人員打印了5000個(gè)面罩，相當(dāng)于每臺(tái)打印機(jī)每6分鐘就生產(chǎn)大約8個(gè)面罩。最近，Azul 3D還與體育產(chǎn)品公司W(wǎng)ilson Sporting Goods合作。兩家公司通力合作，于2021年9月10日發(fā)布了兩款新的3D打印匹克球拍。這些球拍被設(shè)計(jì)為完全可定制，集成更多高級(jí)功能，例如死點(diǎn)去除、增加沖擊力和靜音擊球。

HARP技術(shù)

大面積快速打印High-area rapid printing（HARP）技術(shù)最初由美國(guó)西北大學(xué)開發(fā)，在2019年底發(fā)表在《Science》雜志上。與Carbon發(fā)展路線一樣，Azul 3D在頂級(jí)期刊發(fā)表技術(shù)論文之后不斷融資，走商業(yè)化路線，一路發(fā)展至今。

△美國(guó)西北大學(xué)《Science》雜志文章

通常情況下，立體光固化成型 (SLA) 技術(shù)使用的光固化液體樹脂使用激光、投影儀或LED屏幕的紫外線固化。與熔融沉積成型(FDM) 相比，SLA打印機(jī)可以打印更精細(xì)的細(xì)節(jié)，并且成品沒有FDM產(chǎn)品那種特征沉積線。但是，SLA有一些缺點(diǎn)。當(dāng)前光固化3D打印技術(shù)速度提升的主要限制因素是熱量。光反應(yīng)聚合是一個(gè)高度放熱的過程，打印機(jī)在高速運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，這不僅會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)的高溫表面溫度，還會(huì)導(dǎo)致打印零件的破裂和變形。速度越快，打印機(jī)產(chǎn)生的熱量就越大。又大又快的機(jī)器，發(fā)熱量會(huì)非常高。

△HARP技術(shù)

還有，家庭打印機(jī)通過使用氟化乙烯丙烯 (FEP) 薄膜來防止硬化的光固化液態(tài)樹脂粘附在LED屏幕上。然而，打印品的每一層都需要從FEP機(jī)械移除，這會(huì)產(chǎn)生吸力，反過來又會(huì)導(dǎo)致模型與打印床分離。降低打印床的提升速度會(huì)降低吸力效果，但會(huì)顯著增加打印時(shí)間。一些新技術(shù)使用氣態(tài)氧在打印件和樹脂槽底部之間創(chuàng)建死層，消除了以前的FEP系統(tǒng)引起的抽吸問題。這加快了打印時(shí)間，但卻加劇了熱量積聚。氣態(tài)氧實(shí)際上充當(dāng)熱絕緣體，聚集了熱量，最終嚴(yán)重限制打印尺寸和速度。

△HARP技術(shù)的3D打印過程

西北大學(xué)的團(tuán)隊(duì)在使用流動(dòng)的不混溶氟化油床時(shí)找到了熱量積聚問題的答案，通過類似于液體特氟龍不粘液體繞過了這個(gè)問題。HARP通過窗口投射光線固化垂直移動(dòng)的成型臺(tái)板上的樹脂。液體聚四氟乙烯在接口上流動(dòng)，除去熱量，然后通過冷卻單元進(jìn)行循環(huán)。類似于下雨天打滑汽車的效果，流動(dòng)的油在樹脂和紫外線光源之間，這樣在打印過程中Z軸方向就不必做上下往返運(yùn)動(dòng)來去除粘力。這實(shí)現(xiàn)了更快的非粘附打印與連續(xù)液面打印（和Carbon打印技術(shù)原理一樣），速度上也提高了一百倍。同時(shí)，油沒有起到熱絕緣體作用。它的流動(dòng)性實(shí)現(xiàn)了熱交換循環(huán)，成為了一種冷卻方法。

△除了大幅面高速的打印技術(shù)，Azul 3D還開發(fā)了一系列的樹脂材料，包括類橡膠材料、可機(jī)加工、柔性、耐高溫等不同的特性。

HARP方法還有其他優(yōu)點(diǎn)。油可用于在打印前加熱打印床，也可以過濾去除會(huì)散射紫外線并降低打印清晰度的微粒。此外，從氣態(tài)氧到氟化油的轉(zhuǎn)換意味著HARP系統(tǒng)可用于打印通常對(duì)氧氣反應(yīng)不佳的樹脂。HARP采用垂直打印，用紫外線將液態(tài)樹脂固化為硬化塑料，可以打印出堅(jiān)硬、有彈性產(chǎn)品，甚至陶瓷。與其他3D打印技術(shù)常見的疊層結(jié)構(gòu)相反，這些連續(xù)打印的零件機(jī)械性能很好，可以用作汽車、飛機(jī)、牙科、矯形器、時(shí)尚等等的零件。

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2021-9-15 09:36 上傳

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參考閱讀：

1. 高速光固化3D打印比肩Carbon，Azul 3D獲得800萬美元種子融資
2. 大幅面高速3D打印HARP技術(shù)再獲8600萬投資，Azul將明年發(fā)貨
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