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无模注塑!生产批量级3D打印技术“高速面烧结”来了

时间:2020-06-08 16:54 来源:南极熊 作者:中国3D打印网 阅读:
      想请大家关注一种新的、革命性的聚合物塑料批量生产级3D打印技术路线——“高速面烧结”!而且它已经产生了多种具有工业应用价值的技术流派。
①LaserProFusion百万二极管激光器阵列烧结技术
      借助LaserProFusion技术,全球领先的德国3D打印厂商EOS提出了一种革命性的塑料增材制造工艺:几乎一百万个二极管激光器阵列,照射熔化粉末材料,3D打印零部件。制造过程非常高效,可以在许多应用中替代注塑成型。据南极熊了解,这种3D打印机将于2021年推向市场!
 
    “无模注塑”是德国EOS针对自家技术,提出的概念“LaserProFusion Technology for Tool-Free Injection Molding”。便于在制造业领域进行理解和普及。他们和某些大厂合作,例如汽车领域的一些特定零件,已经开始实实在在代替注塑!

低成本批量3D打印,前所未有的高产率
      全新的LaserProFusion技术,最核心的特点是生产率的极大提高。作为在增材制造领域拥有30多年经验的先锋,德国EOS不断优化粉末材料与激光之间的相互作用。借助新技术,曝光所需时间大大缩短,并且不受零件数量及其几何形状的影响。LaserProFusion技术是为EOS聚合物生产平台开发的,为增材制造的批量生产开辟了一条全新的道路。

△这是EOS使用最新的LaserProFusion技术配合PA12材料3D打印的一个外壳零件

    “借助LaserProFusion技术,我们在使用聚合物的工业3D打印中实现批量生产,将生产率提高到一个新的水平。它是一种可以在许多应用中替代注塑成型或可以实现免工具注塑成型的技术。这将使工业3D打印对于未来全新市场具有强大的吸引力。”Tim Rüttermann,聚合物事业部高级副总裁| EOS GmbH
     与以前的激光烧结SLS相反,不是CO2激光慢慢照射走完整个模型轮廓,而是使用了多达一百万个二极管激光器,可以实现高达5千瓦的最大总输出。对于每个零件分层,仅在CAD模型数据指定的熔化像素点上,激活激光,实现这部分材料的熔化凝固成型。
其实,SLS和LaserProFusion技术的区别,在南极熊看来,类似光固化技术中的SLA和DLP技术的区别。
  • SLA的打印过程是,使用单束激光来回扫描照射固化树脂材料;而DLP是一次性照射整个截面,实现高速3D打印。
  • SLS技术是使用单个CO2激光来回烧结材料;而LaserProFusion技术是一次性烧结整个截面,实现高速3D打印。
②高功率DLP激光烧结技术
        把LaserProFusion这种百万二极管激光器照射熔化粉末材料的方式成为“高速面烧结”!那么请读者进一步思考:现有的用于光固化3D打印机中的DLP光机技术,是否可以升级一下,射出更大功率的光,照射熔化粉末材料,达到DLP“高速面烧结”的目的呢?
 △使用DLP650LNIRDMD进行NIR系统设置

是的!DLP“高速面烧结”技术也来了。据南极熊了解,发明了DLP技术的德州仪器TI,他们推出的数字微镜器件 (DMD) - DLP650LNIR,可以实现高功率的输出,从而满足SLS激光烧结3D打印的面烧结目的!已经有厂商在利用这个芯片来开发DLP“高速烧结”3D打印机了!
 
△DLP650LNIR

DLP650LNIR成像系统的一个应用是使用NIR激光器将粉末材料逐层烧结成3D对象的3D打印机。它可支持950至1150 nm的近红外波长,是DMD上投射功率高达160W的NIR激光器,并提供TI迄今为止发布的最高光功率处理能力(最高可达500 W/平方厘米),可以提供足够的热能来熔化塑料或金属粉末(是的,甚至可以烧结金属粉末材料;那么未来可能实现DLP面曝光金属3D打印?);并且DLP650LNIR提供高度的编程灵活性!
 
随着3D打印从快速原型制作发展为真正的数字化制造的技术日趋成熟,对打印过程,尤其是打印室中的热变化严格控制的需求,变得愈发重要。DMD上微镜的快速切换时间(微秒)可增加并改变传递到打印表面的激光强度。与DLP650LNIR的数字控制器配合使用时,可实时编程并提供自定义灰度图案,以调制每个像素的热能,实现每个打印层的实时校正。这种速度和灵活性可为成品提供可靠和精确的烧结,使之具有细微特征尺寸和稳健的内部机械结构。

DLP650LNIR提供工业级制造和近红外 (NIR) 激光成像所需的高速和打印一致性。DLP650LNIR扩展了可使用DLP技术的工业打印应用范围,包括选择性激光烧结3D打印,以及材料科学家在这些市场中引入新材料时出现的新技术。  高功率DLP技术应用开发白皮书.pdf (1.79 MB, 下载次数: 13) 
虽然功率已经大大提高,但对于烧结某些粉末材料来说,可能还不够高。要用于烧结技术的3D打印机中,有两个思路:
  • 降低材料的熔化温度,例如把添加剂混合到粉末材料中,或者使用黑色的容易吸收热量的粉末;
  • 使用各种放大方案甚至滚动光学头,来提高应用于实际打印表面的总体功率密度,并找到通过系统级解决方案提高光通量的方法。

到现在为止,南极熊了解到,这个高功率的DLP,已经应用于HSS高速烧结,MJF和低成本SLS系统中。相关阅读:有望PK注塑?5种高速尼龙3D打印技术https://www.nanjixiong.com/thread-137068-1-1.html

畅想未来
南极熊想提出一个问题,“当这种大批量烧结塑料的3D打印机到之时,注塑行业中会有哪些细分领域被取代呢?”

(责任编辑:中国3D打印网)

weixin
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