無模注塑!生產批量級3D列印技術「高速面燒結」來了

2020-12-06 南極熊3D列印網

導讀：南極熊想請大家關注一種新的、革命性的聚合物塑料批量生產級3D列印技術路線——「高速面燒結」！而且它已經產生了多種具有工業應用價值的技術流派。①LaserProFusion百萬二極體雷射器陣列燒結技術藉助LaserProFusion技術，全球領先的德國3D列印廠商EOS提出了一種革命性的塑料增材製造工藝：幾乎一百萬個二極體雷射器陣列，照射熔化粉末材料，3D列印零部件。製造過程非常高效，可以在許多應用中替代注塑成型。據南極熊了解，這種3D印表機將於2021年推向市場！

「無模注塑」是德國EOS針對自家技術，提出的概念「LaserProFusion Technology for Tool-Free Injection Molding」。便於在製造業領域進行理解和普及。他們和某些大廠合作，例如汽車領域的一些特定零件，已經開始實實在在代替注塑！低成本批量3D列印，前所未有的高產率。

全新的LaserProFusion技術，最核心的特點是生產率的極大提高。作為在增材製造領域擁有30多年經驗的先鋒，德國EOS不斷優化粉末材料與雷射之間的相互作用。藉助新技術，曝光所需時間大大縮短，並且不受零件數量及其幾何形狀的影響。LaserProFusion技術是為EOS聚合物生產平臺開發的，為增材製造的批量生產開闢了一條全新的道路。

這是EOS使用最新的LaserProFusion技術配合PA12材料3D列印的一個外殼零件。「藉助LaserProFusion技術，我們在使用聚合物的工業3D列印中實現批量生產，將生產率提高到一個新的水平。它是一種可以在許多應用中替代注塑成型或可以實現免工具注塑成型的技術。這將使工業3D列印對於未來全新市場具有強大的吸引力。」Tim Rüttermann，聚合物事業部高級副總裁| EOS GmbH與以前的雷射燒結SLS相反，不是CO2雷射慢慢照射走完整個模型輪廓，而是使用了多達一百萬個二極體雷射器，可以實現高達5千瓦的最大總輸出。對於每個零件分層，僅在CAD模型數據指定的熔化像素點上，激活雷射，實現這部分材料的熔化凝固成型。

其實，SLS和LaserProFusion技術的區別，在南極熊看來，類似光固化技術中的SLA和DLP技術的區別。

SLA的列印過程是，使用單束雷射來回掃描照射固化樹脂材料；而DLP是一次性照射整個截面，實現高速3D列印。SLS技術是使用單個CO2雷射來回燒結材料；而LaserProFusion技術是一次性燒結整個截面，實現高速3D列印。②高功率DLP雷射燒結技術

南極熊把LaserProFusion這種百萬二極體雷射器照射熔化粉末材料的方式成為「高速面燒結」！那麼請讀者進一步思考：現有的用於光固化3D印表機中的DLP光機技術，是否可以升級一下，射出更大功率的光，照射熔化粉末材料，達到DLP「高速面燒結」的目的呢？

使用DLP650LNIRDMD進行NIR系統設置

是的！DLP「高速面燒結」技術也來了。據南極熊了解，發明了DLP技術的德州儀器TI，他們推出的數字微鏡器件 (DMD) - DLP650LNIR，可以實現高功率的輸出，從而滿足SLS雷射燒結3D列印的面燒結目的！已經有廠商在利用這個晶片來開發DLP「高速燒結」3D印表機了！

DLP650LNIR

DLP650LNIR成像系統的一個應用是使用NIR雷射器將粉末材料逐層燒結成3D對象的3D印表機。它可支持950至1150 nm的近紅外波長，是DMD上投射功率高達160W的NIR雷射器，並提供TI迄今為止發布的最高光功率處理能力（最高可達500 W/平方釐米），可以提供足夠的熱能來熔化塑料或金屬粉末（是的，甚至可以燒結金屬粉末材料；那麼未來可能實現DLP面曝光金屬3D列印？）；並且DLP650LNIR提供高度的編程靈活性！

隨著3D列印從快速原型製作發展為真正的數位化製造的技術日趨成熟，對列印過程，尤其是列印室中的熱變化嚴格控制的需求，變得愈發重要。DMD上微鏡的快速切換時間（微秒）可增加並改變傳遞到列印表面的雷射強度。與DLP650LNIR的數字控制器配合使用時，可實時編程並提供自定義灰度圖案，以調製每個像素的熱能，實現每個列印層的實時校正。這種速度和靈活性可為成品提供可靠和精確的燒結，使之具有細微特徵尺寸和穩健的內部機械結構。

DLP650LNIR提供工業級製造和近紅外 (NIR) 雷射成像所需的高速和列印一致性。DLP650LNIR擴展了可使用DLP技術的工業列印應用範圍，包括選擇性雷射燒結3D列印，以及材料科學家在這些市場中引入新材料時出現的新技術。

雖然功率已經大大提高，但對於燒結某些粉末材料來說，可能還不夠高。要用於燒結技術的3D印表機中，有兩個思路：

降低材料的熔化溫度，例如把添加劑混合到粉末材料中，或者使用黑色的容易吸收熱量的粉末；使用各种放大方案甚至滾動光學頭，來提高應用於實際列印表面的總體功率密度，並找到通過系統級解決方案提高光通量的方法。到現在為止，南極熊了解到，這個高功率的DLP，已經應用於HSS高速燒結，MJF和低成本SLS系統中。

暢想未來

南極熊想提出一個問題，「當這種大批量燒結塑料的3D印表機到之時，注塑行業中會有哪些細分領域被取代呢？」

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