導讀:基於HAPP技術的超快速、連續光固化LAKE 3D列印系統的成型尺寸與Carbon的L1非常接近,兩家公司是市場上的直接競爭對手,尤其在消費品領域。與Carbon的另一相似之處是銷售方式,Azul 3D並不向客戶出售裝置,而是隻出租。目前,價格約為每年5萬美元,包括最低樹脂訂單。Azul 3D相關負責人表示,他們希望鼓勵生產,而不是原型設計。
使用光線將液態樹脂逐層固化為固體的立體光刻過程通常比較慢,製造稍大尺寸的零件常常需要幾個小時。此外,各層之間的結合往往比較脆弱,成品結構易碎。因此,3D列印並沒有取代傳統的製造過程,而是和一些非常特殊的用途聯絡起來。美國伊利諾伊州埃文斯頓西北大學工程學教授Chad Mirkin表示:“在很大程度上,3D列印主要侷限於原型設計,因為它速度慢、產量低、產品結構不穩定。”
連續液體介面製造”(CLIP)技術的誕生使生產速度提高了100倍。這項技術的發明者Carbon公司採用一種半滲透窗,可以將氧氣注入液體樹脂,從而形成一種能防止固化的區域。在該區域上方,光線將樹脂固化成固體。機械臂緩慢地將不斷增長的固體從樹脂中拉出,使其他材料得以固化和黏附,這種技術無需一系列層合介面,因此產品更加堅固。但,Carbon公司有未能解決的問題。
Carbon公司真正使光固化3D列印技術用於最終零件生產,並且與福特汽車公司、阿迪達斯體育用品公司和裡德爾體育公司達成協議,分別為它們生產汽車零件、運動鞋底和橄欖球頭盔——但其固化過程會釋放出大量熱量,這可能導致列印的零件翹曲和破裂。為了散熱,列印的成品尺寸實際上被限制為25cm×25cm×41cm。
Mirkin表示:“Carbon公司證實了3D列印可被用於製造業,而且他們在許多行業做得都非常好,但是他們還沒有找到快速列印大型物體的方法。”
2019年末,Mirkin的團隊開發了一項名為“大面積快速列印”(HARP)的新技術,該技術使液體冷卻劑在一桶液態樹脂下面迴圈。冷卻劑是一種氟化油,在列印時會直接從正在列印的物體上吸走熱量,從而使它們在短短几個小時內就可以達到成年人的尺寸。Mirkin將使用多臺投影儀發出的光進行列印的方法稱為“平鋪”(tiling)工藝,其列印尺寸可以達到約1m×1m×4m。將來,其他投影儀可使HARP 能夠製造更大的物品。從理論上講,平鋪工藝消除了尺寸限制。
HARP系統的列印速度和列印規模都是罕見的,可以在不犧牲解析度的情況下非常快速地生成非常大的物件。其列印規模是行業領先者的20倍,速度是100倍,吞吐量達到2000倍,它可以在三個小時內完成300 x 300 x 1200mm的零件構建。基於該技術所開發的LAKE 3D印表機在60小時內為醫護人員列印了5000個面罩,這意味著每6分鐘,就能夠從印表機上取下8個面罩並開始下一輪列印。HARP技術能夠提供面向大規模生產的吞吐量,其技術甚至可以與注塑成型相媲美。
為了使HARP商業化,Mirkin和同事成立了Azul 3D公司,此前該公司預計在2021年年底前開始銷售印表機。根據最新訊息,化工巨頭杜邦已成為該公司的客戶之一,Azul 3D已向其提供LAKE系列3D印表機。該系列產品的成型尺寸為254 x 304 x 609mm(10x12x24英寸),解析度為0.072mm,列印速度高達每小時300mm。
杜邦旗下電子與成像公司將採用該技術用於電子材料領域。Azul 3D開放了DLP通常無法使用的材料,這也是杜邦對該技術感興趣的部分原因,這些專有的樹脂可以實現大規模生產,徹底改變工業和消費領域使用3D列印的方式。Azul 3D還為杜邦開發了一種定製樹脂,可以生產傳統技術無法實現的複雜結構。
杜邦電子與成像公司服務於晶片封裝、電路板、顯示器、數字和柔版印刷、電子和工業精加工以及半導體行業。與Azul 3D合作的目標是將下一代3D列印方法(如HARP技術)引入電子材料領域。目前在該領域,已有大量3D列印應用,從衛星、天線到電路結構、電路板和感測器。因此,杜邦和Azul 3D的合作,可能會允許這些型別的產品以更高的速度進行微調和按需製造。
2021年12月,Azul 3D的執行長明確指出,LAKE系列的成型尺寸與Carbon的L1非常接近,這表明兩家公司將是市場上的直接競爭對手,尤其在消費品領域。與Carbon的另一相似之處是銷售方式,Azul 3D並不向客戶出售裝置,而是只出租裝置,目前,價格約為每年5萬美元,包括最低樹脂訂單。Azul 3D相關負責人表示,他們希望鼓勵生產,而不是原型設計。
Azul 3D表示,與杜邦的合作非常富有成效。向杜邦這樣的化工巨頭輸送3D印表機進一步驗證了Azul 3D的技術和材料能力。LAKE印表機是Azul 3D將在未來幾年推出的一系列印表機中的第一款,稱為SEA的下一代印表機將提供四倍的列印面積,允許製造商列印更大的零件或產品,其尺寸可能達到一米以上。
2020年,Azul 3D備受全球範圍投資者的青睞,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),投資者包括 Stratasys Direct Manufacturing 前執行長、3D Systems前主席以及ExOne當時的執行長。Mirkin希望HARP能改變3D列印的商業模式。“幾乎所有的3D列印公司都必須從他們的硬體上獲得可觀的收入,因為他們根本沒有使用足夠的樹脂來使此項技術具有良好的商業模式。”他表示,“藉助HARP,該公司不需要僅依靠銷售硬體來獲得收入,因為他們還可以透過銷售生產大量零件所需的樹脂來賺錢。這樣,由於初始硬體成本幾乎變得無關緊要,所以HARP降低了進入門檻。”