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六种可能改变一切的下一代3d打印技术

3D打印已经出现30多年了,过去它一直在一点一点缓慢发展。直到2009年左右,随着低成本、开源商用3D打印机的发布,它再次燃起了公众对这项技术的兴趣。如今,不仅这些入门级的3D打印机被媒体大肆宣传,工业级增材制造技术也开始繁荣。

不仅已有的3d打印设备商在大力推动其技术发展,也出现了一批带来革命性3d打印工艺的初创公司,他们出乎意料地带来了新的材料、新的打印速度。这里我们简单介绍2015、2016年出现的六种最让人兴奋的技术。

1、Carbon公司CLIP技术

在过去的两年,尽管出现了不少新的3d打印工艺,Carbon公司的连续液面生长工艺(CLIP:Continuous Liquid Interface Production)可能是下一代3d打印技术的模范。根据其公司CEO在2015年TED大会上的演讲,CLIP技术克服了3d打印的一大缺陷——速度。

CLIP

通过在树脂槽和LED投影引擎间使用透氧玻璃,Carbon公司的技术能在10分钟内3d打印出物体。正如Carbon公司所说的那样,零件从树脂槽内长出,不会出现其他3d打印工艺的分层线。

连续液面生长

目前,这家硅谷创业公司已经收到2.22亿元投资,包括最近来自GE的8100万。这些投资背后的原因在于,它具有几乎瞬间3d打印出终端零件的能力。

通过两步光固化过程,CLIP工艺加工的零件表现出和注塑产品相同的力学性能。CLIP工艺无层打印的本质使得零件具有各向同性的强度,即在各个方向其强度相同。二次固化进一步提高了产品的性能,如更高的刚度或者韧性。

目前,有许多大型公司在用CLIP工艺生产手板件和终端产品。美国强生公司还没有披露该技术的使用,但个性化医疗设备方面显示出浓厚兴趣。宝马公司用Carbon的技术为MINI Coopers制造名牌,也为其他车辆打印手板零件。福特和德尔福公司也在用CLIP技术打印原型。

2、XJet

在RAPID 2016大会上,一家名为XJet的以色列公司首次公开展示了其纳米颗粒喷射技术(NPJ:NanoParticle Jetting),这项技术非常惊艳。首先,NPJ工艺会通过压电打印头把纳米颗粒金属“墨水”沉积在基板上。成型室的高温导致液态溶剂挥发,留下粘接在一起的金属颗粒。打印完成后,产品会在炉内进一步烧结得到完全致密的金属零件。

XJet

这种工艺让人如此兴奋的是,它的层厚能到达空前的1微米。更进一步的是,它采用一种特殊的支撑材料,在烧结过程中它能完全被烧掉。这就意味着,对于其它金属3d打印工艺难以胜任的复杂零件,纳米颗粒喷射技术可以轻松实现。

纳米颗粒喷射

其他金属3d打印工艺(如直接能量沉积或者选择性激光熔融)有一典型特征,如悬臂结构等设计特征需要支撑结构,打印完成后支撑通过CNC切除掉。然而对于NPJ工艺,除了烧结,却不需要额外的后处理过程。因此,NPJ工艺可以一次3D打印运动金属零部件(如联锁齿轮)。

这项技术非常灵活,它也可以用来3d打印陶瓷产品。

3、惠普的多射流熔融技术

随着惠普公司公开把多射流熔融(MJF:Multi Jet Fusion)技术带入3d打印行业,2016年将成为3d打印发展史上重要的一年。MJF技术把粘结剂和细化剂沉积在粉末层上,然后粉末会被红外灯照射熔融在一起。

多射流熔融

对于2016年末送到消费者手中的3d打印机,它们打印尼龙的速度是SLS工艺的10倍。采用粉末床使得这一工艺能打印与SLS同等复杂的产品,但效果更好。而且,这紧紧是开始而已。

惠普3d打印

HP已经展示了MJF工艺的一些潜在的迷人特征,它们将在后续的版本与消费者见面。通过向这一工艺引入额外墨水,使得3d打印全彩产品成为可能,而SLS同样却无法实现。在RAPID 2016大会上,惠普展示了打印嵌入电路零件的能力。通过在MJF工艺中使用导电墨水,一次打印出功能性应力传感器成为可能。

MJF 3d打印

惠普团队还展示了其他概念设计特征,包括致密精细陶瓷、3d打印可见的内嵌AR代码的彩色零件、打印量子点不可见的UV可读标牌等。

惠普3d打印

4、碳纤维3d打印

碳纤维3d打印已经开始火热,尽管市面上只有一家公司提供连续碳纤维增强。Markforged公司在2014年凭借连续纤维加工(CFF:Continuous Filament Fabrication)技术拉开了这一趋势的帷幕。CFF工艺能连续沉积热塑性碳纤维,打印其他工艺无法实现的高强、轻质零件。

碳纤维3d打印

Markforged很快将面临来自行业领导者和其他初创公司的激烈竞争。2016年EnvisionTEC公司惊讶了这一行业,它之前以光固化和生物3d打印机出名。在今年的RAPID大会上,这家公司展示了其大型增强纤维3d打印机。

EnvisionTEC

这种工艺被称为选择性分层复合物制造(SLCOM:Selective Lamination Composite Object Manufacturing),它使用增强材料作为原料,如碳纤维或者玻璃纤维,并与热塑性塑料(聚醚酮酮或尼龙等)进行预混。

5、大型混合3d打印机

大型混合3d打印机也在快速发展中。在设备制造商Cincinnati和ORNL(Oak Ridge National Laboratory)开始联手研发大幅面3d打印机后,越来越多CNC制造商也加入到这一行业来自行研发大尺寸挤出机。实际上,ORNL也是他们其中一员。

混合3d打印机

6、电子3d打印机

能制造出全功能性产品一直是3d打印的最终目标,包括复杂的电子设备。目前市面上只有几款设备能做这个事情,包括Voxel8的Kit和来自Nano Dimension的DragonFly 2020。Voxel8系统能3d打印有导电踪迹的塑料,DragonFly 2020主要用于制造印刷电路板。

Voxel8 3d打印机    DragonFly 2020 3d打印机
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    文章来源:http://www.engineering.com/

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