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快速3D打印机可以将打印速度提升100倍

在3D打印机的帮助下,人们可以在几小时内完成原型制作,但一种全新的3D打印工艺可以大大提升这个速度,把数小时的打印时间缩短为仅仅几分钟。
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UNC-Chapel Hill的研究人员在《科学》(Science)杂志上介绍了这种名为CLIP的新工艺,将其描述为“连续液态界面生产”。他们表示,3D打印有两个非常令人恼火的不足之处:一是要等待好几个小时才能完成制作,二是打印出来的东西表面很粗糙,而这个新方法可以大大改进这两个方面。 CLIP可以在相对很短的时间里打印出顺滑的复杂物品,而且可以使用更多的材料来打印物品。
 
现有的3D打印工艺使用液态树脂,在一个缓慢的过程中逐层打制作出物品:先打印一层,固化它,补充树脂材料,然后再打印一层,周而复始,直到打印完成。而在CLIP工艺中,一个投影机从下方用紫外线显示连续的、极薄的物品横截面。紫外线在一缸液态树脂中以横截面方式硬化液体。与此同时,一台升降机不断将成形的物体捞出树脂缸。
 
打印原理图
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打印原理图
 
CLIP打印机的关键之处位于树脂缸的底部:那里有一个窗口让氧气和紫外线通过。因为氧气可以阻碍固化过程,缸底的树脂连续形成一个“死区”,不会固化。而这个“死区”非常之薄,只有几个红细胞那么厚。因此紫外线可以通过,并固化其上方没有接触氧气的树脂。不会有树脂粘在缸底,而打印速度变得非常快,因为它不是在空气中,而是在树脂里打印的(在空气中打印,由于氧气存在,固化速度就会减缓)。当打印机捞起成形的物品时,吸嘴会往缸底添加低氧树脂。
 
CLIP不仅大大加快了固化过程,同时也能打印出更顺滑的3D物品。这种工艺不是等待3D物品一层层地固化,而是采取了连续打印的方式,制作出来的物品可以和注塑零件媲美。 CLIP的发明者还表示,他们可以生产更精细的物品——小于20微米(和丙烯酸纤维一样厚)——而且可以使用弹性材料,以及某些生物材料。目前的大部分3D打印机都无法使用这些材料。此外,CLIP的打印过程看起来真的很炫酷——发明者甚至说,他们从电影《终结者2》中著名的液态金属机器人T-1000那里受到了启发。
 
 
但最重要的是,这种新工艺大大提升了打印速度。 CLIP的发明者说,它打印物品的速度是老式3D打印方法的25到100倍。
 
CLIP正在申请专利,研究人员也正在一家名为Carbon3D的初创公司中研制采用这项工艺的设备。该公司计划在今年年底前生产出CLIP打印机的商用版。目前我们尚不知道它的价格和技术规格,但我们预计,第一批Carbon3D设备的客户会是那些亟需高品质快速原型制作设备的创业公司和研究机构。总而言之,Carbon3D的钱景非常看好。

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