【國(guó)產(chǎn)CLIP出世】3D打印速度提高100倍

2015年南極熊曾報(bào)道過(guò)震驚全球3D打印屆的高速光固化3D打印技術(shù)Carbon 3D，可以達(dá)到現(xiàn)有SLA 打印速度的25-100倍，獲得2.55億元風(fēng)投，并登上《science》雜志封面。當(dāng)時(shí)，南極熊預(yù)言一年內(nèi)，國(guó)內(nèi)應(yīng)該會(huì)出現(xiàn)同樣的技術(shù)。

隨后，國(guó)內(nèi)多個(gè)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始研發(fā)類似于CLIP的高速光固化打印技術(shù)，并有成都的團(tuán)隊(duì)放出自己制作的CLIP打印機(jī)打印過(guò)程視頻。2016年2月3日， 經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)的一篇報(bào)道引起了南極熊的關(guān)注，據(jù)報(bào)道中科院福建物構(gòu)所3D打印工程技術(shù)研發(fā)中心林文雄課題組在國(guó)內(nèi)首次突破了可連續(xù)打印的三維物體快速成型關(guān)鍵技術(shù)，并開(kāi)發(fā)出了一款超級(jí)快速的連續(xù)打印的數(shù)字投影（DLP）3D打印機(jī)。該3D打印機(jī)的速度達(dá)到了創(chuàng)記錄的600mm/h，可以在短短6分鐘內(nèi)，從樹(shù)脂槽中“拉”出一個(gè)高度為60mm的三維物體，而同樣物體采用傳統(tǒng)的立體光固化成型工藝（SLA）來(lái)打印則需要幾個(gè)小時(shí)，速度提高了足足有100倍！

傳統(tǒng)的SLA技術(shù)采用逐層固化、層層累積的方式來(lái)構(gòu)造三維物體，層與層之間需中斷光照射，然后在已固化區(qū)域表面重新覆蓋或填充精確、均勻的光敏樹(shù)脂，再進(jìn)行光照射形成新的固化層，這種方式系統(tǒng)復(fù)雜且耗時(shí)。2015年3月，美國(guó)Carbon3D公司最早提出“連續(xù)液面生長(zhǎng)技術(shù)”（CLIP）。該技術(shù)是通過(guò)透氧材料特氟龍引入氧氣作為固化抑制劑，在樹(shù)脂底部形成一層薄的液態(tài)抑制固化層，即所謂的“固化死區(qū)”，避免已固化區(qū)域與底部粘連，使固化過(guò)程保持連續(xù)性，從而比傳統(tǒng)的3D打印速度快25—100倍，達(dá)到500mm/h，并登陸了《science》雜志封面。

福建物構(gòu)所提出了一種特殊的半滲透性透明元件，作為樹(shù)脂槽內(nèi)底面的一部分，固定于打印光源的照射路徑上。該類型半滲透性透明元件對(duì)氧氣的透過(guò)率比一般高分子聚合物高，最高可達(dá)到5—10倍，因此氧氣或空氣均可作為固化抑制劑使用。具體的打印技術(shù)原理是：利用DLP投影系統(tǒng)提供照射光源，照射樹(shù)脂槽底部的構(gòu)建區(qū)域形成固化區(qū)域；同時(shí)通入氧氣或空氣，氧氣或空氣透過(guò)半滲透性透明元件進(jìn)入樹(shù)脂槽，在內(nèi)底面和固化區(qū)域之間形成一層幾十微米厚的抑制固化層。由于液態(tài)抑制固化層的存在，固化區(qū)域與樹(shù)脂槽底部能輕松無(wú)損傷分離，實(shí)現(xiàn)全程固化的高速連續(xù)性，獲得最大打印速度超過(guò)600mm/h，比美國(guó)Carbon3D公司發(fā)布的連續(xù)3D打印設(shè)備速度快約20%。

圖為（DLP）3D打印機(jī)3D打印出的物體

（DLP）3D打印技術(shù)原理圖

這臺(tái)由福建物構(gòu)所開(kāi)發(fā)的高速光固化3D打印機(jī)是否真的有如此高的打印速度，南極熊將會(huì)進(jìn)一步跟蹤報(bào)道，對(duì)該產(chǎn)品感興趣請(qǐng)關(guān)注南極熊微信公眾號(hào)�；蛑苯蛹幽蠘O熊微信號(hào)392908259