美西北大学科学家开发出新型高速、高解析度3D列印技术

2020-03-23 684次浏览 897个评论

美国西北大学(Northwestern University)研究人员开发出称为HARP(high-area rapid printing)的高速、高解析度3D列印技术。过去3D列印大型零件时要牺牲速度和解析度。而使用HARP技术时没有上述问题,因此它能与传统製造技术的解析率和产量竞争。

HARP快速高解析度3D列印影片

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HARP使用垂直列印,将液态树脂固化为硬化塑料。Northwestern University

根据Northwestern Now报导,HARP原型机高3.96公尺,带有76平方公分的列印床,可在1个小时内列印约0.457公尺,一次列印单个大型零件或许多不同的小型零件。

领导该产品开发的西北大学化学教授Chad A. Mirkin表示,若能在不受材料和尺寸限制的情况下快速3D列印,就能彻底改变製造方式。HARP已準备好做到这一点。他预估HARP将在未来18个月内完成商用化。

HARP使用正在申请专利的立体微影(stereolithography)技术。HARP使用垂直列印,并用紫外线将液态树脂固化为硬化塑料。此过程可列印坚硬、有弹性的物体,甚至是陶瓷。有别于其他3D列印技术常见的叠层结构,HARP列印的零件很坚固,可用作汽车、飞机、牙科、矫形器等的零件。

当前3D印表机的主要限制是热量。基于树脂的3D印表机在高速运行时会产生大量热量,导致印刷零件破裂和变形。HARP则用类似液体铁氟龙(Teflon)的不黏液体克服此问题。HARP透过窗口投射光线以固化垂直移动板上的树脂。液体铁氟龙在窗口上流动以散热,然后在冷却单元中循环。

传统製造方法通常需準备预先设计的模具。这些模具既昂贵且佔用宝贵空间。而且当前3D印表机因尺寸和速度限制,只适用于少量生产。HARP是首台能大量列印大零件及小零件的3D印表机。

Mirkin表示,使用HARP无需模具也无需任何存放零件的仓库,就能列印任何想要的东西。

此外,HARP规模的3D印表机通常会列印须打磨或加工成最终几何形状的零件。这增加了生产过程中的大量人工成本。但HARP使用高解析度的微影技术来列印即用型零件,而无需进行大量的后续处理。