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阿迪达斯Futurecraft 4D跑鞋3D打印技术详解

导读: 2017年4月7日,阿迪达斯携手Carbon推出Futurecraft 4D 跑鞋,世界第一双通过数字光合成技术制造的高性能鞋中底。

2017年4月7日,阿迪达斯携手Carbon推出Futurecraft 4D 跑鞋,世界第一双通过数字光合成技术制造的高性能鞋中底。此次阿迪达斯发布的跑鞋亮点在于鞋底的结构及制作方式上面,其采用CLIP技术将鞋底从液体材料中从无到有的制作出来仅需要1.5h,而未来可缩短到20分钟,完全可以超越传统制造手段。

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蜂窝状鞋底充分利用了3D打印技术可制作多孔结构的优势,实现了其轻量化的目的。同时由于CLIP在材料性能方面的独特优势,使该鞋底拥有足够的强度和韧性,因此Futurecraft 4D跑鞋具备了超轻、缓震、稳定、舒适等运动需求。

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新技术的另一优势就是可根据每个人的足部特点进行制作,用户可发送个人足部数据便可制作出符合自己的鞋子,因此开启了鞋子的个性化定制时代,这实际上也是3D打印技术最贴近人们生活的创新应用。

在此,创想智造3D打印网对CLIP技术原理、技术优势,网格结构进行详解:

Carbon公司推出的3D打印技术被称为CLIP,即“连续液体界面制造技术”或“连续光固化技术”,打印原理如图1所示。

图1. CLIP技术原理示意图

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图2. CLIP技术实物图

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图3.连续光固化技术要素

在打印工作台与光源之间设置一透明透气窗固定于树脂槽底部,投影仪光源在整形后获得平顶光束,由3D模型分层驱动自下而上透过透气窗投影到工作台下表面。在光源照射的同时透入氧气,同时工作台连续匀速向上抬升,氧阻聚效应使透气窗和固化区域之间形成一层几十微米厚的液态未固化层,使得固化区域与透气窗可以轻松无损伤分离。随着工作台的上升,固化层逐渐增厚,从而实现连续无间断的打印,从而在树脂槽中生长出一个三维物体,因为采用了透气率更高的透气窗,该系统可支持更快的打印速度。

图4.氧阻聚效应示意

在光引发树脂聚合方面,CLIP与DLP无异,而其主要区别笔者认为是树脂槽结构的不同,即透气窗的存在避免了DLP打印过程中每打印一层必须提拉再降下去的步骤。在DLP打印中,树脂极容易粘连在树脂槽底部的薄膜上,而CLIP所采用的的树脂槽底部的透气窗通入的氧气阻止了已成型部分与树脂槽之间不需固化的树脂发生固化,以避免了粘连,因此便实现了持续提拉的快速打印。

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图5.不同打印方式打印时间对比

CLIP因没有DLP抬起的步骤因此表面质量更好,避免了层叠纹的出现。如图6所示,左图为传统树脂打印方式的表面,纹路清晰,右图为CLIP打印的光滑表面。

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图6.不同打印方式表面质量对比

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放大130倍的电子显微镜照片,左边是采用CLIP打印的表面,右边是普通3D打印的表面

传统的树脂打印技术因为打印方向的不同,具有不同的强度和机械性能,而CLIP所打印的零件却具备各项同性的特点。图7为两种打印方式在不同成型方向上机械性能的对比,由此可说明CLIP的另一优势。

图7. 不同打印方式及成型方向上机械性能的对比

CLIP所使用的树脂材料的化学特性具有打印出功能性、耐用部件的潜力,支持广泛的聚合物材料,可打印运动鞋、汽车垫圈等。

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图8. CLIP打印多孔网状结构具备足够的强度和韧性

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