13種高速光固化3D打印機(jī)技術(shù)對比

自從美國Carbon3D展示了高速光固化3D打印技術(shù)的強(qiáng)大誘惑之后，人們重新審視了對3D打印的看法。與此同時，以高速為核心的光固化3D打印技術(shù)層出不窮。南極熊特別整理專題文章“沒有最快只有更快，13種高速光固化3D打印機(jī)技術(shù)原理”。

南極熊特別備注：

• ①或者你會覺得有些技術(shù)有很多相似之處，只是名字不同；但不同公司或單位，對其發(fā)展應(yīng)用會做出不一樣的結(jié)果；
• ②高速3D打印技術(shù)的對比，需要結(jié)合Z軸速度、打印幅面、鏤空結(jié)構(gòu)、后處理等各種綜合條件，不只是單純的體積或重量，真正有意義的是工廠化的批量生產(chǎn)效率對比；
• ③本文約1萬字！建議收藏分享后細(xì)讀。
  

CLIP：連續(xù)液界制造技術(shù)（ContinuousLiquid Interface Production）

• 廠商：美國Carbon
• Z軸打印速度：500mm/h,型號為M2的樹脂打印速度為11600cc/h
• 打印幅面：M2(189毫米x 118毫米x 326毫米)，M1（141毫米 x 79毫米 x 326毫米）
• 機(jī)型： M1和M2
  

連續(xù)液界制造技術(shù)CLIP技術(shù)（ContinuousLiquid Interface Production），由北卡羅來納大學(xué)教堂山分校化學(xué)教授、Carbon3D的CEO約瑟夫·德西蒙尼（JosephM. DeSimone）與他的同事兼Carbon3D的首席技術(shù)官亞歷克斯·葉爾莫什金（Alex Ermoshkin）以及北卡羅來納大學(xué)的化學(xué)教授愛德華·薩穆爾斯基（Edward T. Samulski）合作發(fā)明，這項革命性的CLIP技術(shù)比現(xiàn)有的3D打印快25-100倍，而且取消了層的概念。

CLIP技術(shù)是基于傳統(tǒng)的光固化技術(shù)，并且利用了丙烯酸酯的氧阻聚效應(yīng)：使用一種透明透氣的特氟龍膜作為樹脂槽底部，供光和氧氣通過。由于氧阻聚效應(yīng)，進(jìn)入樹脂槽的氧氣會抑制離底部最近的一部分樹脂固化，形成幾十微米厚的“盲區(qū)”（dead zone）。同時，紫外光會固化盲區(qū)上方的光敏樹脂。也就是說固化的打印件并沒有像傳統(tǒng)的SLA打印機(jī)那樣黏在樹脂槽底部，所以打印時無需緩慢剝離，從而可以可以做到連續(xù)打印，實現(xiàn)比普通光固化快10倍到100倍的打印速度。

△CLIP工作原理示意圖

CLIP技術(shù)利用了通常人們希望避免的氧阻聚效應(yīng)，從而達(dá)到了突破性的打印速度。但是這也限制了其只能使用丙烯酸酯類的光敏樹脂，而無法利用到環(huán)氧類光敏樹脂的優(yōu)勢。同時，CLIP連續(xù)打印沒有刮刀涂覆的步驟，這就要求光敏樹脂黏度低，有較好的流動性，因此對CLIP技術(shù)使用的光敏樹脂提出了更高的要求。

△CLIP打印技術(shù)過程

△Carbon打印樣品

關(guān)于Carbon
Carbon是一家總部在美國硅谷的3D打印數(shù)字化解決方案供應(yīng)商。這家成立于2013年的創(chuàng)業(yè)公司經(jīng)過這幾年的發(fā)展，憑借其開創(chuàng)性的CLIP技術(shù)，實現(xiàn)了企業(yè)的持續(xù)增長，利用公司的專業(yè)知識和技術(shù)，Carbon公司幫助他們的合作伙伴，創(chuàng)造了從牙齒模型、功能性汽車部件原型、到運動鞋、移動設(shè)備解決方案等各種產(chǎn)品。此外，公司還研發(fā)了10種3D打印材料，7種生物相容性樹脂材料，并且獲得了35項專利。

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兩個光源百倍速3D打印技術(shù)

• 發(fā)布單位：密歇根大學(xué)
• Z軸打印速度：2000mm/小時
• 打印幅面：未知
• 機(jī)型：原型試驗機(jī)
  

以Carbon為代表的技術(shù)仍然存在一些缺陷，比如在打印實心物體的時候，打印速度將大打折扣。這主要是因為液槽底部的透氧膜，所透過的氧氣量有限，固化抑制區(qū)域（下圖中的死區(qū)）間隙只有一塊透明膠帶的厚度，所以如果打印實心物體時，樹脂無法快速的補(bǔ)充到間隙內(nèi)的所有位置，所以，我們經(jīng)常見到的是，這些百倍速的設(shè)備在打印一些鏤空的物體，比如阿迪達(dá)斯的鏤空鞋底。

△Carbon 3D的技術(shù)原理圖

密歇根大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種新方法，可以彌補(bǔ)以Carbon為代表的光固化技術(shù)的缺陷，實現(xiàn)百倍速打印實體模型結(jié)構(gòu)，這項新技術(shù)的獨特之處在于：他們使用兩個光源（分別為波長365納米的UV LED和波長為458納米的Blue DLP光源），其中一個光源對樹脂進(jìn)行固化，而另外一個光源則負(fù)責(zé)抑制樹脂固化。通過用第二道光替換透氧膜來實現(xiàn)抑制樹脂凝固，密歇根大學(xué)的團(tuán)隊可以在物體與液槽之間產(chǎn)生更大的間隙，可以達(dá)到毫米級厚，這使得樹脂的流動速度提高數(shù)千倍。

△密歇根大學(xué)的百倍速光固化3D打印技術(shù)

該技術(shù)的Z軸3D打印速度可以達(dá)到2000mm/小時，如果能夠以百倍速3D打印實體模型，將大大拓寬其應(yīng)用場景。另外一個成功的關(guān)鍵是樹脂的化學(xué)成分。在傳統(tǒng)光固化系統(tǒng)中，只有一種反應(yīng)即光活化劑可在光線照射的地方硬化樹脂。而在密歇根大學(xué)開發(fā)的系統(tǒng)中，還有一個光抑制劑，它們可以響應(yīng)不同波長的光。

正如目前的還原印刷技術(shù)那樣，密歇根團(tuán)隊不僅可以控制2D平面中的凝固，而且可以模擬兩種光線，使樹脂基本上在照明窗口附近的任何3D位置硬化。密歇根大學(xué)化學(xué)工程副教授Timothy Scott與 U-M的工程教授Mark Burns共同領(lǐng)導(dǎo)了新的3D打印方法的開發(fā)。U-M已經(jīng)提交了三份專利申請，以保護(hù)該方法的多個發(fā)明方面，Scott正準(zhǔn)備成立一家創(chuàng)業(yè)公司。

△打印樣品

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容積3D打印技術(shù)

• 開發(fā)者：《Science》發(fā)布   注：被質(zhì)疑抄襲中國北京人吳翔在 2015年就已經(jīng)申請的專利。
• 打印速度：瞬間成型
• 打印幅面：1立方厘米
• 機(jī)型：原型技術(shù)驗證機(jī)
  

頂級學(xué)術(shù)期刊《Science》上刊登了一篇革命性“容積3D打印技術(shù)”文章（Volumetric additive manufacturing via tomographic reconstruction），光照幾十秒即可打印出一個完整的人像。

  

△先在一個杯子里裝上光敏樹脂液態(tài)材料，使用DLP光源進(jìn)行體曝光，轉(zhuǎn)盤帶動杯子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在指定的位置把樹脂固化。   

△工作原理就像反向計算機(jī)斷層（CT）掃描

在CT機(jī)中，X射線管在患者周圍旋轉(zhuǎn)，拍攝人體內(nèi)部器官的照片。然后，計算機(jī)再利用這些投影重構(gòu)出一幅3D畫面。在計算機(jī)模擬一個3D物體的情況下，研究人員從多個不同角度計算出物體的形狀，然后將由此產(chǎn)生的2D圖像輸入一臺普通的幻燈片投影儀。投影儀將圖像投射到一個裝著丙烯酸酯（一種合成樹脂）的圓柱形容器中。當(dāng)投影儀通過全方位覆蓋的圖像旋轉(zhuǎn)時，容器也以相應(yīng)的角度旋轉(zhuǎn)。

加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的電氣工程師泰勒說：“當(dāng)圓柱體旋轉(zhuǎn)時，任何接收到光量的位置都可以單獨控制。如果光的總量超過一定數(shù)值，液體就會變成固體�！�

△樹脂中的一種化學(xué)物質(zhì)會吸收光子，而當(dāng)吸收的光子達(dá)到一定的門檻時，丙烯酸酯就會聚合，形成固體塑料。

剩下的液體隨后被移除，留下的就是固態(tài)的3D物體。幾十秒后，杯子中便3D打印出來一個人像，比Carbon的CLIP連續(xù)液面打印技術(shù)，還要快很多，杯子旋轉(zhuǎn)，即可打印出來物體。

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DPM：數(shù)字光子制造技術(shù)（Digital Photonic Manufacturing）

• 廠商：Revo塑成科技
• Z軸打印速度：300mm/h
• 打印幅面：190x120x350mm
• 機(jī)型： Type E+
  

數(shù)字光子制造技術(shù) ( DIGITAL PHOTONIC MANUFACTURING ) 依靠的是塑成科技 Revo 開創(chuàng)性的雙重固化制造工藝和可編程液態(tài)樹脂。傳統(tǒng)的光固化 3D 打印方式通常制造出來易碎易壞的制品。依靠在材料中運用了熱激活的可編程化學(xué)，克服了傳統(tǒng) 3D 打印材料上的缺陷，這使得我們能夠 3D 打印出來工程級別機(jī)械性能的高精細(xì)度的制品。

△ Type E+

數(shù)字光子制造技術(shù)利用了化學(xué)中的常識性知識，通過控制光和氧氣進(jìn)行無間斷制造，光將液態(tài)樹脂轉(zhuǎn)換成固體，氧氣抑制此轉(zhuǎn)化過程，控制產(chǎn)品制作成型。做到這一點的關(guān)鍵是要整合數(shù)字光子技術(shù)、軟件控制算法、可編程化學(xué)。

Type E + 使用精密算法嚴(yán)控光固化反應(yīng)進(jìn)程：

• 將數(shù)字光圖像不間斷的投射至裝有可編程樹脂的料槽；
• 料槽上方的成型平臺依據(jù)材料特性進(jìn)行精密計算并輸出穩(wěn)定的提升速度指令；
• 使用熱熟化定性技術(shù)激活成型制品內(nèi)在的熱化學(xué)反應(yīng)，料槽中被光子輻射的樹脂由液體變?yōu)楣腆w；
• 依照材料特性計算加熱溫度與時間，利用 AI 編程精準(zhǔn)催化成型制品內(nèi)部分子的連續(xù)化學(xué)反應(yīng)，3D 打印三位一體的光固化成型，實現(xiàn)性能優(yōu)異且穩(wěn)定的最終制品。
  

光固化成型
使用 Revo 開發(fā)的精密算法嚴(yán)控光固化反應(yīng)進(jìn)程。 將數(shù)字光圖像不間斷的投射至裝有可編程樹脂的料槽， 與此同時， 料槽上方的成型平臺依據(jù)材料特性進(jìn)行精密計算并輸出穩(wěn)定的提升速度指令， 在這個過程中， 料槽中被光子輻射的樹脂由液體變?yōu)楣腆w， 實現(xiàn) 3D 打印三位一體的光固化成型。

熱熟化定性
使用 Revo 開發(fā)的熱熟化定性技術(shù)激活成型制品內(nèi)在的熱化學(xué)反應(yīng)。  依照材料特性計算加熱溫度與時間， 利用 AI 編程精準(zhǔn)催化成型制品內(nèi)部分子的連續(xù)化學(xué)反應(yīng)， 實現(xiàn)性能優(yōu)異且穩(wěn)定的最終制品。

△Type E + 打印樣品

關(guān)于Revo 塑成科技
Revo公司由來自美國的高科技海歸創(chuàng)始團(tuán)隊在 2016 年創(chuàng)立。核心技術(shù)團(tuán)隊來自于知名企業(yè)或海內(nèi)外知名院校實驗室。Revo 將傳統(tǒng)意義的硬件設(shè)備、軟件服務(wù)，與材料技術(shù)結(jié)合起來，為高分子制品的設(shè)計與制造，提供一種全新的革命性的制造方式。Revo眼中的未來制造技術(shù)，是一個光與熱打造的全新世界。通過 Revo 的數(shù)字光子制造技術(shù)，對于以高分子為材質(zhì)的制品，我們能夠進(jìn)行可追蹤地，具有終端使用性能與品質(zhì)的、大批量生產(chǎn)制造，設(shè)計不受限制。我們正在朝著市場所需求的，產(chǎn)品快速迭代、大批量定制和柔性制造邁進(jìn)。

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LEAP™：（Light Enabled Additive Production）技術(shù)

• 廠商：LuxCreo清鋒時代
• Z軸打印速度：1200mm/h
• 打印幅面： 190 mm x 120 mm x 420 mm
• 機(jī)型：TriX系列
  

LEAP™（Light Enabled Additive Production）技術(shù)相較傳統(tǒng)3D打印技術(shù)而言，不需要層層疊加構(gòu)成三維物件，是通過一種“生長”的方式快速成型。這一技術(shù)基于Bottom-up DLP，通過改性界面實現(xiàn)連續(xù)液面高效成型，最高打印速度可達(dá)到120cm/h，且能適用多種不同材料，真正可以實現(xiàn)批量化定制生產(chǎn)。

△TriX系列，量產(chǎn)型工業(yè)極速3D打印機(jī)。打印最大尺寸: 190 mm x 120 mm x 420 mm ，采用自主研發(fā)的可供客戶便捷使用的操作軟件，打印速度最高可達(dá)120cm/h，精度達(dá)到微米級，適用自主研發(fā)的高性能材料體系。應(yīng)用于規(guī)�；�定制生產(chǎn)，相比傳統(tǒng)注塑制造工藝具有短時間零件交付、無需模具環(huán)節(jié)費用、設(shè)計空間無限等優(yōu)勢。

LEAP™（Light Enabled Additive Production）技術(shù)的打印速度，相較傳統(tǒng)3D打印提升100倍以上；自主研發(fā)的材料體系性能滿足大規(guī)模生產(chǎn)的功能性應(yīng)用需求。

△技術(shù)原理

△TriX打印樣品

關(guān)于LuxCreo清鋒時代
LuxCreo清鋒時代是一家專注3D打印軟件、設(shè)備、材料研發(fā)，并致力于為客戶提供完整解決方案的規(guī)�；�服務(wù)商。團(tuán)隊研發(fā)的具有世界領(lǐng)先水平的極速3D打印LEAP™技術(shù)將3D打印的速度提升了100倍以上，將3D打印的應(yīng)用層次從原型制造推進(jìn)到可實現(xiàn)的量產(chǎn)，走出重塑制造鏈的重要一步。清鋒時代目前已布局北京、寧波、臺北、美國硅谷四地，匯聚了清華大學(xué)、劍橋大學(xué)、哈佛大學(xué)、賓夕法尼亞大學(xué)、沃頓商學(xué)院、帝國理工學(xué)院等國際一流學(xué)府的高端技術(shù)人才和高管人才。KPCB、北極光創(chuàng)投、順為資本等一流投資公司的加入，使得公司在軟件、設(shè)備、材料研發(fā)及量產(chǎn)化的商業(yè)應(yīng)用等方面快速發(fā)展，同時非常注重自主核心技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)，以走向國際化競爭舞臺。

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HARP：高速大尺寸3D打印 技術(shù)(high-area rapid printing）

• 廠家：Azul 3D, Inc
• Z軸打印速度：432mm/ h
• 打印幅面：打印床尺寸0.2平方米、Z軸高度為約4米
• 機(jī)型：原型機(jī)，（將在未來18個月內(nèi)進(jìn)行商業(yè)化應(yīng)用）
  

2019年10月17日，美國西北大學(xué)的研究人員宣布開發(fā)出一種大尺寸的高速3D打印機(jī)，可以在短短幾個小時內(nèi)打印出一個成年人大小的物體。這項新技術(shù)被稱為HARP (high-area rapid printing高速大尺寸3D打�。�，可實現(xiàn)創(chuàng)紀(jì)錄的生產(chǎn)效率，并且是個性化生產(chǎn)，這項技術(shù)已經(jīng)以論文的形式，發(fā)表在2019年10月18日的《科學(xué)》雜志上。西北大學(xué)溫伯格文理學(xué)院的 George B. Rathmann 化學(xué)教授、國際納米技術(shù)研究所主任 Chad A. Mirkin，與 David Walker 及 James Hedrick 共同完成了這項研究，后兩人均為 Mirkin 實驗室的研究人員。

冷卻技術(shù)
HARP使用一種新的、正在申請專利的光固化3D打印技術(shù)。HARP采用垂直打印，用紫外線將液態(tài)樹脂固化為硬化的塑料。此過程可以打印出堅硬、有彈性甚至陶瓷。與其他3D打印技術(shù)常見的疊層結(jié)構(gòu)相反，這些連續(xù)打印的零件機(jī)械性能很好，可以用作汽車、飛機(jī)、牙科、矯形器、時尚等等的零件。

當(dāng)前光固化3D打印技術(shù)速度提升的主要限制因素是熱量。每臺光固化3D打印機(jī)在高速運行時都會產(chǎn)生大量熱量，甚至有時會超過180攝氏度。這不僅會導(dǎo)致危險的高溫表面溫度，還會導(dǎo)致打印零件的破裂和變形。速度越快，打印機(jī)產(chǎn)生的熱量就越大。而且，如果又大又快，發(fā)熱量會非常高。這個問題，大多數(shù)3D打印公司無法解決。 Walker說：“當(dāng)這些打印機(jī)高速運行時，樹脂的聚合會產(chǎn)生大量的熱量。他們無法消除這些熱量�！�

△可連續(xù)打印的移動界面描述：A.HARP 的 3D 打印技術(shù)方案；B.在不同流速下打印部件的速度分布，表明存在滑移邊界；C.有代表性的打印零部件滑移邊界流動剖面插圖（來源：Science）

“液態(tài)鐵氟龍”
西北大學(xué)的團(tuán)隊通過類似于液體特氟龍不粘液體的行為來繞過了這個問題。 HARP通過窗口投射光線固化垂直移動的成型臺板上的樹脂。液體聚四氟乙烯在接口上流動得以除去熱量，然后通過冷卻單元進(jìn)行循環(huán)。

“我們的技術(shù)像其他技術(shù)一樣會產(chǎn)生熱量，”Mirkin說。 “但是我們有一個可以散熱的接口�！盚ARP的液態(tài)樹脂界面也不粘，可以防止樹脂粘附到打印機(jī)本身。這樣打印過程中，Z軸方向就不必做上下往返運動來去除粘力，從而實現(xiàn)連續(xù)液面打印（和Carbon3D打印的技術(shù)原理一樣），速度提高了一百倍。

變大納米技術(shù)
Mirkin是世界著名的納米技術(shù)專家，于1999年發(fā)明了世界上最小的打印機(jī)。這種技術(shù)被稱為蘸筆式納米光刻技術(shù)，它使用一支微型筆畫出納米級的圖案。然后，他將其轉(zhuǎn)換為一個陣列的細(xì)筆，這些細(xì)筆中射出光線，從而固化樹脂材料。 HARP中使用的特殊不粘界面，起源于該技術(shù)開發(fā)為納米級3D打印機(jī)的過程。

“從體積的角度來看，我們已經(jīng)把納米應(yīng)用變大了18個數(shù)量級�！盡irkin說。這項名為“使用移動液體界面進(jìn)行快速、大容量、熱控制的3D打印”（“Rapid, large-volume, thermally-controlled 3D printing using a mobile liquid interface）的研究，得到了美國能源部空軍科學(xué)研究所（授予編號FA9550-16-1-0150）（獎項編號為DE-SC0000989）和謝爾曼飛兆半導(dǎo)體基金會的支持。

關(guān)于Azul 3D
目前，科學(xué)家們已經(jīng)根據(jù)這個技術(shù)成立了一個公司，叫Azul 3D, Inc。西北大學(xué)也持有該公司的股權(quán)。Mirkin 說：“當(dāng)我們可以快速且大尺寸地3D打印時，這項技術(shù)就可以著實去改變?nèi)藗儗χ圃斓目捶�。借�?HARP，人們可以在沒有模具、不需要零件倉庫的情況下，根據(jù)需求去生產(chǎn)任何東西�！�

△由 HARP 技術(shù)打印出的公司 Logo Azul 3D

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cDLM：連續(xù)數(shù)字光制造技術(shù)（Continuous Digital Light Manufacturing）

• 廠商：德國EnvisionTEC
• Z軸打印速度：80mm/h，
• 打印幅面：180毫米×101毫米×85毫米,
• 機(jī)型：Envision One Machanical (Micro Plus  cDLM)
  

cDLM（Continuous Digital Light Manufacturing，意為連續(xù)數(shù)字光制造）是德國envisiontec公司的專利3D打印技術(shù)，該技術(shù)非常適用于產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計的快速驗證，打印整盤模型可在15-30分鐘內(nèi)完成。

連續(xù)3D打印不能始終在較大的構(gòu)建區(qū)域內(nèi)持續(xù)提供準(zhǔn)確的部件，使用氧氣創(chuàng)建一個連續(xù)打印的構(gòu)建區(qū)域可能會導(dǎo)致材料在氧氣的壓力下膨脹。這會在Z軸上造成嚴(yán)重的不準(zhǔn)確，最終可能會影響牙科產(chǎn)品。EnvisionTEC現(xiàn)在正在使用正在申請專利的無圓盤材料托盤，該托盤在連續(xù)3D打印過程中保持平坦和平行，從而在整個構(gòu)建區(qū)域保持一致的精度。

△Micro Plus cDLM

具體數(shù)據(jù)方面，Micro Plus cDLM的Z軸打印速度為每英寸（25.4毫米）/10-20分鐘，最大構(gòu)件尺寸為45毫米×28毫米×75毫米。除此之外，它還配備了工業(yè)級的UV LED光引擎，一個具有Wi-Fi功能的集成PC，以及內(nèi)置觸摸屏，操控十分方便。

△Micro Plus cDLM打印樣品

關(guān)于EnvisionTEC
目前，知名德國3D打印機(jī)制造商EnvisionTEC已經(jīng)推出了多款新型3D打印機(jī)，例如3D-Bioplotter® Starter、Vector 3SP、SLCOM 1、Aureus Plus（屬于桌面級Perfactory Desktop Plus系列）、Vida Hi-Res DSP，以及Micro Plus cDLM等等，現(xiàn)在其產(chǎn)品種類超過40款。

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LSPc：潤滑油子層光固化技術(shù)

• 廠商：美國Nexa3D
• Z軸打印速度：600mm/h
• 打印幅面：加工體積達(dá)16升，XY掃描LCD 4K
• 機(jī)型：NXE400
  

潤滑油子層光固化技術(shù)（LSPc）該技術(shù)本質(zhì)上擺脫了光固化技術(shù)常見的自底向上的方式�！癓SPc™技術(shù)在料桶底部、光固化樹脂和光源之間介入了一層透明的自潤滑膜。系統(tǒng)通過逐漸釋放一層油，使成品樹脂固化時暫停在基板上，該系統(tǒng)的核心就在于這種油，它能夠創(chuàng)建一個抑制劑子層，使搭建平臺避免新固化層脫離。

△NXE400

簡而言之，這意味著使用這種潤滑油將打印對象從構(gòu)建平臺上釋放了出來，從而使機(jī)器著力于解決成型速度。在逐層固化樹脂的時候，它并不需要連續(xù)刷新，用戶僅憑旁觀就能夠感到其穩(wěn)步增長過程。另外開發(fā)團(tuán)隊還設(shè)計了一種算法，能夠根據(jù)所選對象的具體特點優(yōu)化打印過程，從而實現(xiàn)了令人難以置信的速度。

△Nexa3D 打印樣品

關(guān)于Nexa3D
Nexa3D 的3D打印機(jī)采用一種叫做“連續(xù)LSPc”的獨特SLA技術(shù)和一種專利結(jié)構(gòu)的光矩陣，在2017年三緯國際投資Nexa3D千萬美元。

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UDP：單向剝離技術(shù)

• 廠商：北京UNIZ
• Z軸打印速度：最高1200mm/h
• 打印幅面：192mm × 120mm × 200 mm
• 機(jī)型： SLASH PLUS UDP
  

通過對成型平臺、光路系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)的升級，單向剝離（UDP）技術(shù)摒棄傳統(tǒng)成型平臺往復(fù)運動的打印方式，采用更先進(jìn)的單方向運動的打印方式；得益于優(yōu)良的分離性能，成型平臺只需向上運動，省掉了往復(fù)運動的時間，從而使打印速度更快。

△SLASH 2

技術(shù)特點：

• 大功率面陣光源—足夠的光功率提高反應(yīng)速度；
• 專利的液冷技術(shù)---有效解決高速打印樹脂放熱劇烈的問題；
• 特殊的離型膜材質(zhì)---離型特性遠(yuǎn)好于一般的離型膜，可以達(dá)到無需往復(fù)運動直接分離；
• 特殊的樹脂材料---高反應(yīng)活性、高暗光耐受。
  

△UNIZ打印樣品

關(guān)于UNIZ
2014 年，在 3D 打印產(chǎn)業(yè)最紅火的時候，李厚民在美國創(chuàng)立了 UNIZ，專注于為企業(yè)及個人用戶提供智能化、高精度、高性價比的光固化3D打印機(jī)、耗材及相關(guān)技術(shù)服務(wù)，致力于開發(fā)以LCD-SLA光固化技術(shù)為核心的相關(guān)產(chǎn)品。三年之后，焦躁的資本熱潮早已奔向其他領(lǐng)域，但李厚民卻順利地通過 A 輪融資拿到了 4500 萬人民幣。2016年5月，在Kickstarter上對他們的首款桌面3D打印機(jī)SLASH發(fā)起了眾籌，最終取得巨大成功，籌到了400萬人民幣。

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機(jī)器人和自動化技術(shù)+超高速非接觸式DLP技術(shù)

• 廠商：美國3D Systems
• Z軸打印速度：100毫米/小時，
• 打印幅面：124.8 x 70.2 x 346 mm
• 機(jī)型：模塊化3D打印系統(tǒng)Figure 4 Production
  

模塊化3D打印系統(tǒng)Figure 4 Production融合了機(jī)器人和自動化技術(shù)，生產(chǎn)效率要遠(yuǎn)高于普通的樹脂3D打印系統(tǒng)（速度快50倍），甚至能與傳統(tǒng)的注塑工藝一較高下，F(xiàn)igure 4與其它3D打印機(jī)最大的區(qū)別就是將機(jī)械臂當(dāng)做了打印的末端平臺。由此帶來的最大好處就是大幅簡化了整個3D打印流程，顯著提高了生產(chǎn)效率。另外，由于還集成了包括噴涂在內(nèi)的多種后處理工藝，F(xiàn)igure 4的整體速度非�？�，號稱高達(dá)同類型設(shè)備的50倍。

△模塊化3D打印系統(tǒng)Figure 4 Production

非接觸式的DLP也就是打破傳統(tǒng)的離型膜直接與成型平臺接觸、緊緊壓住玻璃透和成型平臺的模式。使之恒定保持極小的距離，這種非接觸的方式使模型脫離離型膜束縛、有效保證打印件順利剝離和打破了打印速度的瓶頸。這種方式使連續(xù)光固化效率達(dá)到極限。

△Figure 4 Production打印樣品

關(guān)于3D Systems
30多年來，3D Systems持續(xù)為制造業(yè)提供創(chuàng)新的3D打印技術(shù)。今天3D Systems作為領(lǐng)先的增材制造解決方案企業(yè)，以全新的工作流程幫助生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造前所未有的產(chǎn)品和業(yè)務(wù)模式。3D Systems擁有完善的數(shù)字化制造生態(tài)系統(tǒng)，包括塑料和金屬3D打印機(jī)、打印材料、按需制造服務(wù)和全面的端至端生產(chǎn)軟件。每一套解決方案都是3D Systems應(yīng)用工程師與客戶合作的結(jié)晶，3D Systems的解決方案被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、醫(yī)療、牙科和消費品等市場的原型件生產(chǎn)和批量化生產(chǎn)中。

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激光全息投影3D打印技術(shù)

• 開發(fā)者：國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）與加州大學(xué)伯克利分校、羅切斯特大學(xué)，以及麻省理工學(xué)院合作開發(fā)
• 打印速度：打印過程10秒
• 打印幅面：1立方厘米
• 機(jī)型：原型技術(shù)驗證機(jī)
  

美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）與加州大學(xué)伯克利分校、羅切斯特大學(xué)，以及麻省理工學(xué)院合作，開發(fā)出了激光全息投影3D打印，該技術(shù)在成型方式上做了根本性改變， 即將“分層打印再堆積”改為了整體一次性打印，簡單來就是將物體的激光全息圖整個“嵌入”光敏樹脂中，直接在空間中實現(xiàn)固化，完成打印。因此，它的速度極高，可達(dá)現(xiàn)有技術(shù)的上百倍，甚至比美國Carbon公司的CLIP技術(shù)還要快，而且完全不需要打印支撐。

▲動畫原理，其中綠色是激光束，白色是樹脂槽，黑色是反射鏡。三束激光交匯的地方就會生成打印目標(biāo)的全息圖像

  

▲實際打印過程，可以看到全息圖是一個立方格

  

▲整個打印過程耗時不到10秒，完成后將樹脂吸出即可

目前，LLNL團(tuán)隊已經(jīng)用這項新技術(shù)成功打印出了許多種不同的結(jié)構(gòu)。至于它的應(yīng)用，他們認(rèn)為最有前途的是制造醫(yī)療上需要的活體植入物，因為這類植入物通常要使用由活細(xì)胞或水凝膠制成的生物墨水打印，柔軟且容易變形。這就意味著涉及大量運動的現(xiàn)有3D打印技術(shù)不太可行，但LLNL的這種靜態(tài)打印方法就可以辦到。

△原型驗證機(jī)

不過，由于尚處于早期研發(fā)階段，這項新技術(shù)也有明顯的缺點，其一是成型尺寸非常小，目前僅有1立方厘米左右，原因是需要讓激光在樹脂中均勻分布；其二是不能打印太復(fù)雜的形狀，因為持續(xù)的照射會導(dǎo)致不需要的液態(tài)樹脂部分固化；其三是可用的樹脂材料種類有限。

對此，LLNL表示正在想辦法改進(jìn)。此外他們還認(rèn)為，用3D光場來取代全息投影可能會更好，因為后者不僅需要用到昂貴且復(fù)雜的光學(xué)設(shè)備，而且容易出現(xiàn)“激光散斑”。這會令激光干擾到自身，從而導(dǎo)致打印件表面粗糙。這方面，他們正在嘗試用LED作為光源和幅度調(diào)制做出改進(jìn)。

▲打印樣品

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GDP：凝膠點膠打印技術(shù)（Gel Dispensing Printing ）

• 廠商：以色列Massivit 3D
• Z軸打印速度：300mm /h
• 打印幅面：1450 x 1170 x 1470 mm
• 機(jī)型：Massivit 1500 Exploration
  

Gel Dispensing Printing （GDP凝膠點膠打�。┘夹g(shù)是Massivit 3D公司開發(fā)的專有技術(shù)，它是DLP光固化3D打印技術(shù)與FDM 3D打印技術(shù)的一種混合，該技術(shù)的基本原理是選擇性地將凝膠噴射到平臺上，然后用UV光對其進(jìn)行照射。UV光可以固化這種具有光固化特性的凝膠，由此逐步構(gòu)建出一個實體3D對象。

△Massivit 1500 Exploration 3D打印機(jī)

Massivit 3D公司采用Gel Dispensing Printing （GDP凝膠點膠打�。┘夹g(shù)開發(fā)的Massivit 1500 Exploration大尺寸3D打印機(jī)，可以生產(chǎn)出尺寸高達(dá)1450 x 1170 x 1470 mm的輕質(zhì)空心件，該公司2016年曾獲得來自Stratasys的投資。

Massivit 1500 Exploration可以生產(chǎn)尺寸高達(dá)1450 x 1170 x 1470 mm的輕質(zhì)空心物體，包括觀眾參與式POP / POS顯示屏，發(fā)光標(biāo)牌和道具以及用于高性價比熱成型的高耐久性模具，覆蓋零售，廣告，娛樂，活動和室內(nèi)設(shè)計市場。所使用的材料是一種專有的光敏聚合物丙烯酸凝膠，可立即光固化，因此可用于高速3D打印超大物體。

  

△Massivit 3D打印樣品

關(guān)于Massivit 3D
Massivit 3D 打印科技公司是寬幅面3D打印解決方案的行業(yè)先鋒，讓視覺溝通，展會動，娛樂活動，原創(chuàng)概念的展示，以及室內(nèi)設(shè)計都以全新的高科技方式來呈現(xiàn)。Massivit 3D獲得專利的凝膠分層打印技術(shù)是公司獨有的，可印即時固化的凝膠材料Dimengel，能快速及節(jié)省成本地生產(chǎn)輕便空心的3D打印模型，最大體積可達(dá) 1.8米 / 6英尺高。

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飛秒投影雙光子光刻技術(shù)

• 開發(fā)者：《Science》發(fā)表、美國加州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室Sourabh K. Saha和香港中文大學(xué)Shih-Chi Chen合作開發(fā)
• 打印速度：能夠在8分鐘的時間內(nèi)打印出傳統(tǒng)TPL方法幾個小時才能完成的結(jié)構(gòu)
• 打印幅面：未知
• 機(jī)型：原型試驗機(jī)
  

美國加州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室Sourabh K. Saha和香港中文大學(xué)Shih-Chi Chen合作提出一種通過超快激光打印亞微米結(jié)構(gòu)的技術(shù)。通過投影2D聚焦平面構(gòu)筑3D模型。這種方法在不犧牲分辨率的情況下將傳統(tǒng)方法的產(chǎn)率提高了三個數(shù)量級。能夠在8分鐘的時間內(nèi)打印出傳統(tǒng)TPL方法幾個小時才能完成的結(jié)構(gòu)。相關(guān)論文以Scalable submicrometer additive manufacturing為題發(fā)表在《Science》上。

材制造技術(shù)使用單點高強(qiáng)度光（通常直徑約為700至800納米）將光敏聚合物材料從液體轉(zhuǎn)換為固體，由于該點必須掃描整個要制造的結(jié)構(gòu)，因此現(xiàn)有的TPL技術(shù)可能需要許多小時才能生成復(fù)雜的3D結(jié)構(gòu)，這限制了它在實際應(yīng)用中按比例放大的能力。

  △通過重疊3D空間中的多個投影生成的堆疊納米級3D環(huán)形結(jié)構(gòu)。 通過這種深度解析的納米級3D打印技術(shù)可以生成任意復(fù)雜的3D結(jié)構(gòu)。

“我們可以同時投影一百萬個點，而不是使用單個光點（...），從而極大地提高了速度，因為我們可以使用整個平面，來代替使用必須掃描的單個點來創(chuàng)建結(jié)構(gòu)的方法。 對于投射光， 我們沒有聚焦一個點，而是擁有一個可以被圖案化為任意結(jié)構(gòu)的整個聚焦平面�！泵绹�加州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室Sourabh Saha說道。這個技術(shù)，其實在我們熟知的3D打印技術(shù)中，就是DLP面曝光3D打印技術(shù)。

研究人員多年來一直致力于加速用于生產(chǎn)納米級3D結(jié)構(gòu)的雙光子光刻工藝，他們的成功來自采用一種不同的聚焦光的方法，即利用其時域特性，從而可以生產(chǎn)出具有高分辨率且具有微小特征的超薄光片。飛秒激光的使用能夠保持足夠的光強(qiáng)度，以觸發(fā)雙光子過程聚合，同時保持較小的點尺寸。 在FP-TPL技術(shù)中，飛秒脈沖經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)時會被拉伸和壓縮，以實現(xiàn)時間聚焦。該過程可以生成比衍射限制的聚焦光斑更小的3D特征，并且需要兩個光子同時撞擊液體前驅(qū)物分子。

FP-TPL的單層容量處理速率超過現(xiàn)有TPL技術(shù)至少三個數(shù)量級，我們的3D打印速率超過現(xiàn)有最快的TPL技術(shù)，其中多孔結(jié)構(gòu)超過90多倍，非孔結(jié)構(gòu)超過450倍。FP-TPL方法能夠打印復(fù)雜3D亞微米特征結(jié)構(gòu)圖案。FP-TPL的打印量、分辨率和模式靈活性使其成為一項有吸引力的技術(shù)，可實現(xiàn)微納米結(jié)構(gòu)的批量制造，可能使用在機(jī)械和光學(xué)超材料，微光學(xué)、生物支架，電化學(xué)接口和柔性電子器件多種領(lǐng)域。是一項具有實用性的革新技術(shù)。

面向大規(guī)模制造業(yè)的應(yīng)用

3D打印光固化技術(shù)