盡管3D打印多年來(lái)一直是制造業(yè)的未來(lái)派支柱，但由于對(duì)該技術(shù)的物理限制，它一直難以在規(guī)模和生產(chǎn)規(guī)模上進(jìn)行擴(kuò)展。但這很快就會(huì)改變，本周，伊利諾伊州埃文斯頓西北大學(xué)化學(xué)教授，該項(xiàng)目的首席研究員查德·米爾金領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》雜志上發(fā)表的一篇研究報(bào)告稱，他們破解了在不損失打印速度的情況下打印大型對(duì)象的代碼，發(fā)明了一種3D打印機(jī)。
研究報(bào)告的摘要寫道：我們使用移動(dòng)液體界面（氟化油）的聚合物組件的立體光刻三維打印方法，以減少界面和打印對(duì)象之間的粘合力，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)且快速的打印過(guò)程，而無(wú)需考慮聚合物前體。床的面積不受熱限制的大小限制，因?yàn)榱鲃?dòng)的油可以在整個(gè)打印區(qū)域內(nèi)進(jìn)行直接冷卻。已經(jīng)證明，連續(xù)垂直打印速度超過(guò)每小時(shí)430毫米，體積吞吐量為每小時(shí)100升，并且已經(jīng)打印了由硬塑料、陶瓷前體和彈性體制成的概念驗(yàn)證結(jié)構(gòu)。
報(bào)告稱，這一3D打印方面的創(chuàng)新可能會(huì)徹底改變汽車、飛機(jī)甚至房屋的制造方式。
科學(xué)家們使用循環(huán)氟化油（他們稱之為“液態(tài)聚四氟乙烯”）制造這種3D打印機(jī)的新方法，既可以保持機(jī)器冷卻，又可以產(chǎn)生剪切力，從而防止新的材料層粘在打印機(jī)上。這兩種物理局限性先前都阻礙了此類增材制造技術(shù)的發(fā)展，并且在沒有有效解決方案的情況下，眾所周知，即使在很小的項(xiàng)目中，用于制造的樹脂也會(huì)過(guò)熱，從而導(dǎo)致打印失敗。早期的3D打印是緩慢的，通常會(huì)花費(fèi)一天中的大部分時(shí)間來(lái)制造一個(gè)咖啡杯大小的物體。另一個(gè)問題是，各層之間的界面在結(jié)構(gòu)上是脆弱的，使成品變得脆弱。
作者說(shuō)，他們的13英尺高，2.5平方英尺的高速打印床稱為HARP（高區(qū)域快速打印），是克服此類結(jié)垢問題的第一個(gè)此類打印床，能夠以高于430毫米/小時(shí)的速度打印，或者在兩個(gè)小時(shí)內(nèi)大致打印出像人體一樣大的東西。
米爾金和他的同事成立了一家名為Azul 3D的公司，將打印技術(shù)商業(yè)化。他表示，該公司正在改進(jìn)原型機(jī)，預(yù)計(jì)HARP將在未來(lái)18個(gè)月內(nèi)投入商業(yè)生產(chǎn)，這將有可能徹底改變制造業(yè)。
米爾金在新聞稿中說(shuō)：“3D打印在概念上很強(qiáng)大，但實(shí)際上也受到限制。如果我們能夠在不受材料和尺寸限制的情況下快速打印，我們將徹底改變制造方式。 HARP準(zhǔn)備做到這一點(diǎn)。”
HARP能夠在兩個(gè)小時(shí)內(nèi)打印出人體大小的物體
雖然許多3D打印機(jī)堅(jiān)持制造較小的物體，例如醫(yī)療設(shè)備，甚至是有爭(zhēng)議的槍支，但HARP將是另一類別的更大的打印機(jī)。米爾金指出，這項(xiàng)技術(shù)可以創(chuàng)造近1平方米的橫截面和超過(guò)4米高的物體，未來(lái)將可打印更大的物件。
它當(dāng)然不是第一臺(tái)制造大型零件的3D打印機(jī)，但作者寫道，與眾不同的是，與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比，它制造的任何大型零件都將準(zhǔn)備下線，而其他零件則需要額外打磨初始打印完成后進(jìn)行細(xì)化。作者寫道，使用紫外線來(lái)固化樹脂將有助于實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
由于其能夠很好地處理大型零件，因此HARP還將是生產(chǎn)線制造中的一項(xiàng)重要?jiǎng)?chuàng)新，因?yàn)榻柚淅鋮s技術(shù)，它不僅能夠打印完全精制的大型零件，而且能夠繼續(xù)打印而不會(huì)出現(xiàn)滯后。
米爾金說(shuō)：“當(dāng)您可以快速地進(jìn)行大尺寸打印時(shí)，它確實(shí)可以改變我們對(duì)制造的看法。” “使用HARP，您無(wú)需模具就可以建造任何想要的東西，也無(wú)需任何零件的倉(cāng)庫(kù)，您可以按需打印任何您可以想象的東西?！?/span>
與任何技術(shù)一樣，HARP仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠完美。作者認(rèn)為，能夠在打印機(jī)中使用多種樹脂以及提高材料的光學(xué)分辨率（否則可能導(dǎo)致打印失敗的翹曲）將是這項(xiàng)技術(shù)的重要研究方向。
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