科技動(dòng)態(tài):生產(chǎn)率最高的3D打印機(jī)是制造業(yè)的未來

隨著科技的發(fā)展，很多新科技的誕生許多朋友無法了解，相信通過生產(chǎn)率最高的3D打印機(jī)是制造業(yè)的未來這篇文章能幫到你，在和好朋友分享的時(shí)候，也歡迎感興趣小伙伴們一起來探討。

西北大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種新型的，具有未來感的3D打印機(jī)，它體積如此之大，速度如此之快，可以在短短幾個(gè)小時(shí)內(nèi)打印出一個(gè)成年人大小的物體。

這項(xiàng)新技術(shù)被稱為HARP(高區(qū)域快速打印)，可實(shí)現(xiàn)創(chuàng)紀(jì)錄的生產(chǎn)量，可按需生產(chǎn)產(chǎn)品。在過去的30年中，3D打印方面的大多數(shù)努力都旨在突破傳統(tǒng)技術(shù)的極限。通常，追求更大零件的代價(jià)是速度，產(chǎn)量和分辨率。使用HARP技術(shù)時(shí)，不必進(jìn)行這種折衷，從而使其能夠與傳統(tǒng)制造技術(shù)的分辨率和吞吐量相競(jìng)爭(zhēng)。

原型HARP技術(shù)的高度為13英尺，帶有2.5平方英尺的打印床，可以在一個(gè)小時(shí)內(nèi)打印大約半碼，這是3D打印領(lǐng)域的最高記錄。這意味著它可以一次打印單個(gè)，大型零件或許多不同的小型零件。

領(lǐng)導(dǎo)該產(chǎn)品開發(fā)的西北航空的Chad A. Mirkin說：“ 3D打印在概念上很強(qiáng)大，但實(shí)際上受到限制。“如果我們能夠在不受材料和尺寸限制的情況下快速打印，我們將徹底改變制造方式。HARP有望做到這一點(diǎn)。”

Mirkin預(yù)測(cè)，HARP將在未來18個(gè)月內(nèi)商用。

這項(xiàng)工作將于10月18日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。Mirkin是美國(guó)西北大學(xué)溫伯格文理學(xué)院的George B. Rathmann化學(xué)教授，也是國(guó)際納米技術(shù)研究所所長(zhǎng)。Mirkin實(shí)驗(yàn)室的研究人員David Walker和James Hedrick共同撰寫了這篇論文。

保持涼爽

HARP使用一種新的，正在申請(qǐng)專利的立體光刻技術(shù)，該技術(shù)是一種將液體塑料轉(zhuǎn)換為固體物體的3D打印類型。HARP垂直打印，并使用投射的紫外線將液態(tài)樹脂固化為硬化的塑料。此過程可以打印堅(jiān)硬，有彈性甚至陶瓷的碎片。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)打印的零件在機(jī)械上很堅(jiān)固。它們可以用作汽車，飛機(jī)，牙科，矯形器，時(shí)尚等等的零件。

當(dāng)前3D打印機(jī)的主要限制因素是熱量。每臺(tái)基于樹脂的3D打印機(jī)在高速運(yùn)行時(shí)有時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，有時(shí)會(huì)超過180攝氏度。這不僅會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)的高溫表面溫度，還會(huì)導(dǎo)致印刷零件破裂和變形。速度越快，打印機(jī)產(chǎn)生的熱量就越大。而且，如果又大又快，那么熱量會(huì)異常強(qiáng)烈。

這個(gè)問題使大多數(shù)3D打印公司信服。Walker說：“當(dāng)這些打印機(jī)高速運(yùn)行時(shí)，樹脂的聚合會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。”“他們沒有辦法消散它。”

液體鐵氟龍

西北技術(shù)通過不粘液體的行為類似于液體特氟龍來繞過了這個(gè)問題。HARP通過窗口投射光線以固化垂直移動(dòng)板上的樹脂。液體聚四氟乙烯在窗戶上流動(dòng)以除去熱量，然后使其通過冷卻單元循環(huán)。

Mirkin說：“我們的技術(shù)會(huì)像其他技術(shù)一樣產(chǎn)生熱量。”“但是我們有一個(gè)可以散熱的接口。”

Hedrick補(bǔ)充說：“該界面也不粘，可防止樹脂粘附到打印機(jī)本身。”“這將打印機(jī)的速度提高了一百倍，因?yàn)椴考槐貜拇蛴〔鄣牡撞糠磸?fù)劈開。”

再見，倉(cāng)庫

當(dāng)前的制造方法可能是繁瑣的過程。他們通常需要填充預(yù)先設(shè)計(jì)的模具，這些模具昂貴，靜態(tài)且占用寶貴的存儲(chǔ)空間。制造商使用模具預(yù)先打印零件(經(jīng)常猜測(cè)可能需要多少零件)并將它們存儲(chǔ)在巨大的倉(cāng)庫中。

HARP高13英尺，打印床寬2.5英尺，是迄今為止最大的3D打印機(jī)。它的尺寸使其可以一次打印大型的連續(xù)結(jié)構(gòu)或許多不同的小型結(jié)構(gòu)。

盡管3D打印正從原型過渡到制造，但當(dāng)前3D打印機(jī)的尺寸和速度將其限制在小批量生產(chǎn)中。HARP是第一臺(tái)可以處理大批量和大零件以及小零件的打印機(jī)。

Mirkin說：“當(dāng)您可以快速，大尺寸打印時(shí)，它確實(shí)可以改變我們對(duì)制造的看法。”“借助HARP，您可以在沒有模具的情況下，也可以在沒有零件的倉(cāng)庫的情況下構(gòu)建任何想要的東西。您可以按需打印任何可以想象的東西。”

同類中最大的

盡管其他打印技術(shù)已經(jīng)減慢或降低了分辨率，但HARP卻沒有做出這樣的讓步。

Walker說：“顯然，那里有很多類型的3D打印機(jī)-您看到制造建筑物，橋梁和車身的打印機(jī)，相反，您看到的打印機(jī)可以以非常高的分辨率制造小零件。”“我們很高興，因?yàn)樗峭惍a(chǎn)品中最大，產(chǎn)量最高的打印機(jī)。”

HARP規(guī)模的打印機(jī)通常會(huì)生產(chǎn)必須打磨或加工成最終幾何形狀的零件。這增加了生產(chǎn)過程中的大量人工成本。HARP是一類3D打印機(jī)，它使用高分辨率的光圖案來實(shí)現(xiàn)即用型零件，而無需進(jìn)行大量的后處理。結(jié)果是一條商業(yè)上可行的生產(chǎn)消費(fèi)品的途徑。

納米變大

作為世界著名的納米技術(shù)專家，Mirkin于1999年發(fā)明了世界上最小的打印機(jī)。這種技術(shù)被稱為蘸筆式納米光刻技術(shù)，它使用一支微型筆在納米級(jí)特征上進(jìn)行圖案化。然后，他將其轉(zhuǎn)換為一系列細(xì)筆，這些細(xì)筆將光引導(dǎo)通過每支筆，以從光敏材料本地生成特征。HARP中使用的特殊不粘式界面起源于致力于將該技術(shù)開發(fā)為納米級(jí)3D打印機(jī)的過程。

米爾金說：“從體積的角度來看，我們已經(jīng)跨越了18個(gè)數(shù)量級(jí)。”

這項(xiàng)名為“使用移動(dòng)液體界面的快速，大量，熱控制的3D打印”的研究得到了美國(guó)能源部空軍科學(xué)研究所的支持(授予編號(hào)FA9550-16-1-0150)(獎(jiǎng)項(xiàng)編號(hào)為DE-SC0000989)和謝爾曼飛兆半導(dǎo)體基金會(huì)。