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嫌打印速度慢?Carbon3D老板现身说法

2016-02-29 15:07
林契于宸
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  我们的灵感来源于《终结者2》的机器人T-1000出现的一个场景,而后我们就产生了这样的疑问:为何3D打印机不能通过这样的方式来运行? 让一个物体从液体中成形,达到实时完成并避免造成浪费的目的,又能制造出很棒的物体。就像电影中那样。我们可否取材好莱坞,找出办法真正尝试实现这一效果?这就是我们面临的挑战。而我们的思路是,如果我们能做到,那我们就可以从根本上解决阻碍3D打印进入制造工程的三个难题。

  首先,3D打印耗时太长。甚至某些蘑菇生长速度都比3D打印制造还快。(笑声)积层叠加的制造工艺使得机械性能存在缺陷,如果能实现无间断制造,就可以消除这些缺陷。事实上,如果生产速度够快,也可以开始使用自凝材料,取得材料特性上的突破。如果我们能成功模仿好莱坞,我们就可以真正解决3D制造问题。

  我们的方法是使用高分子化学领域中的常识性知识,通过控制光和氧气来进行无间断制造。光和氧气的作用不同。光可以将液态树脂转换成固体,即把液体转换为固体。氧气则可抑制这一过程。所以从化学角度看,光和氧气的作用彼此对立,我们要是能立体地控制光和氧气,我们就可以控制制作过程。我们将这个过程称为CLIP(无间断液态界面印制法)。

  CLIP有三个功能组件。

  第一个是用于存放液体的容器,就像液态金属机器人T-1000。容器的底部有一个特殊窗口。我等下会谈到。

  组件二是一个平台,可下降至容器,把物体从溶液中径直拉出。

  第三部分是数字光投影系统,位于容器的下方,可提供紫外光区域的照明。

  关键就在于容器底部的窗口,这是一个复合体,一个非常特殊的窗口不仅透光,而且透氧。性质与隐形眼镜相似。这里可以看到这个过程是如何进行的。

  大家可以看到,当架台降低到那里,传统制造使用不透氧窗,可以制造出二维图案,并最终用传统的不透气窗口将图案粘合到窗口上,因此,要形成下一层,你必须将其分开,重新添加树脂、重新定位,并重复完成这个过程。

  但用我们的特殊窗口,我们可以让氧气从底部进入,当光线击中氧气,氧气就会抑制反应,形成一个无感区。无感区大约有几十微米厚,大约是红细胞直径的两三倍,位于窗口接口处依然可以保持液体状,然后我们把这物体拉出,正如我们在《科学》杂志中介绍的,我们只要改变氧含量,就可以改变无感区的厚度。因此我们控制了一些关键变量:氧含量、光、光的强度、凝剂剂量、粘度、形状结构。我们用非常精密的软件来控制这个过程。得出的成果是相当惊人的。

  与传统的3D打印机相比,这要快25到100倍,这是划时代的变革。另外,随着控制接口液体调节的能力提升, 我相信打印速度可以再快1000倍,而这同时开启获得大量热量的机会,而作为一名化学工程师,我热衷于热量的转化,未来也许会出现水冷式3D打印机,因为打印的速度太快了。

  另外,因为我们生长式的制造方式,摒弃了传统的积层制造,部件的整体性得到提升,你看不到表层到结构。可以得到分子级的平滑表面。3D打印的大部分部件并不受欢迎,这是因为层式结构导致其机械特性取决于你打印时的方向和定位。但当你通过生长式的方式打印,物体的特性不会因打印方向而变。这些看起来更像浇筑零件,与传统的3D制造大不一样。此外,我们能够利用整本高分子化学课本的知识,设计出合适的化学材料,来制造你真正在一个3D打印零件中所期待的特性。(掌声)

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