2.5小時(shí)3D打印150個(gè)定制開關(guān)，DLP技術(shù)制造橡膠零件

南極熊導(dǎo)讀：數(shù)字光處理(DLP)是當(dāng)主要3D打印技術(shù)之一。它是光聚合工藝中的一種，本質(zhì)上使用視頻投影儀固化感光樹脂。DLP技術(shù)因打印速度和準(zhǔn)確性而廣受歡迎，可用于許多行業(yè)。隨著3D打印技術(shù)的快速發(fā)展該工藝也在不斷更新。

△DLP可用于制造更好的小批量定制化橡膠零件

EnvisionTEC是第一家將該技術(shù)商業(yè)化的公司，多年來已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步。自從2021年被Desktop Metal收購(將公司拆分為Desktop Health和ETEC)以來，它在該領(lǐng)域展示了多項(xiàng)最令人興奮的創(chuàng)新，包括自上而下的DLP技術(shù)、橡膠等新材料的開發(fā)。但是DLP是如何工作的呢？ETEC在該領(lǐng)域究竟做了哪些創(chuàng)新？最重要的是，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用是什么？讓我們一起來梳理下。

△ETEC Extreme 8K DLP構(gòu)建板

它是如何工作的？
光聚合或用紫外光固化光敏樹脂，可以被認(rèn)為是3D打印的母體。眾所周知，最早的3D打印技術(shù)是80年代的立體光刻技術(shù)。不久之后，解決SLA固有問題的新技術(shù)開始出現(xiàn)，這包括1999年出現(xiàn)的DLP技術(shù)。

△使用定制設(shè)計(jì)的光學(xué)元件，進(jìn)行高分辨率打印

由于使用了DLP芯片，數(shù)字光處理能夠利用投影儀發(fā)出的光，來固化大面積3D打印中的光敏樹脂。該技術(shù)比SLA更快，因?yàn)樗�允許整個(gè)構(gòu)建區(qū)域暴露在紫外光下，而不是像激光那樣的單個(gè)固化點(diǎn)，同時(shí)仍然允許高質(zhì)量的表面光潔度和明確的邊緣。這使該技術(shù)成為大桶聚合方法中的基準(zhǔn)。

△EnvisionTEC Perfactory3D打印機(jī)，使用基于DLP技術(shù)，將圖像投射到浸泡在光敏樹脂中的構(gòu)建平臺(tái)上

本質(zhì)上，傳統(tǒng)的DLP機(jī)器是自下而上工作的，投影儀位于大桶下方。由于位于底部，投影儀發(fā)出的光可以通過托盤底部傳輸?shù)綐渲�中，從而可以快速而�?yán)格地控制層高。托盤由透明的底部制成，允許光透射，然后，與其它樹脂技術(shù)類似，構(gòu)建板在z軸上上下移動(dòng)到樹脂槽中，形成可以固化的薄層。

△最初由EnvisionTEC將DLP工藝實(shí)現(xiàn)商業(yè)化

自上而下的DLP 3D打印技術(shù)
自第一臺(tái)打印機(jī)以來，該領(lǐng)域已經(jīng)取得了許多進(jìn)步。2015年，CLIP工藝（通過透氧膜輸送氧氣層）消除了分離每個(gè)固化層的需要，大大提高了構(gòu)建速度。EnvisionTEC于2016年在稱為CDLM（連續(xù)數(shù)字光制造的新工藝中）推出了 "死區(qū) "這個(gè)概念。

△使用CDLM 3D打印機(jī)器進(jìn)行高分辨率打印

要連續(xù)打�。ú粍冸x），需要讓氧氣流過打印床上方的可滲透薄膜，以形成“死區(qū)”。在這個(gè)“死區(qū)”內(nèi)，聚合過程被抑制，確保被印刷的層粘附在上面的層上，而不是打印床膜上。這個(gè)“死區(qū)”是實(shí)現(xiàn)連續(xù)打印的原因，構(gòu)建板可以在Z軸上連續(xù)移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)更快、更可靠的打印。

2021年，在EnvisionTEC被DM收購后，又推出了另一項(xiàng)新技術(shù)Hyperprint，它消除了對(duì)氧氣層的需求。根據(jù)Desktop Metal的說法，Hyperprint使用熱量來降低樹脂的粘度，以加快打印速度。它還包括帶有CLP傳感器的閉環(huán)打印，以檢測部件層何時(shí)與樹脂桶的薄膜完全分離。

△仔細(xì)觀察Xtreme 8K自上而下的DLP打印機(jī)

該公司的最新進(jìn)展，是在自上而下的DLP領(lǐng)域。盡管自下而上DLP已成為20年前的標(biāo)準(zhǔn)，但ETEC推出了Xtreme 8K，一種自上而下的DLP打印機(jī)，以解決自下而上DLP打印存在的許多限制。這款最新機(jī)器為用戶提供了許多優(yōu)勢，包括針對(duì)更多應(yīng)用的擴(kuò)展材料組合，可以說是代表了最新的DLP技術(shù)。

使用ETEC的Xtreme 8K DLP 3D打印機(jī)時(shí)，除了DLP技術(shù)的一般優(yōu)勢（例如速度和復(fù)雜的幾何形狀）之外，用戶還可以解除在打印中遇到的多種受限問題。如一次打印多少零件的限制，構(gòu)建板可承受的重量并且需要大量支撐以確保附著力，以及重涂需要具有低粘度的樹脂，因此對(duì)可以使用的樹脂類型存在嚴(yán)重限制。以上問題，都限制了產(chǎn)量和最終材料特性。

△得益于Xtreme 8K自上而下DLP 3D打印機(jī)和新材料，Additive Aerosport能夠輕松生產(chǎn)由橡膠制成的定制零件

案例：DLP被用于徹底改變橡膠零件
Aerosport Additive是一家位于俄亥俄州的服務(wù)機(jī)構(gòu)，它為汽車、航空航天、電子等行業(yè)的客戶生產(chǎn)原型和工作模型，發(fā)現(xiàn)ETEC的DLP技術(shù)和Xtreme 8K自上而下DLP打印機(jī)是創(chuàng)建更好的橡膠零件的方式之一。

在采用DLP之前，Aerosport Additive需要依靠聚氨酯鑄件，來進(jìn)行原型設(shè)計(jì)和小批量生產(chǎn)，并依靠注塑成型來大規(guī)模生產(chǎn)橡膠部件。以前，對(duì)于3D打印技術(shù)來說，制造工業(yè)橡膠部件一直是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，幾乎不可能制造出具有真正橡膠外觀、觸感和性能的材料�，F(xiàn)在情況不再如此。

通過使用Xtreme 8K和Adaptive3D的柔性樹脂Elastic ToughRubber材料，該公司能夠快速、廉價(jià)地生產(chǎn)出滿足肖氏A70硬度的橡膠零件。具體的應(yīng)用案例如創(chuàng)建四向開關(guān)，這些開關(guān)連接到飛機(jī)上的控制桿上，對(duì)于對(duì)飛機(jī)的配平控制進(jìn)行微調(diào)至關(guān)重要。

可以想象，這些零件的生產(chǎn)量通常較小，并且采用傳統(tǒng)聚氨酯鑄造工藝，又是一個(gè)緩慢且昂貴的過程。借助ETEC Xtreme 8K和Aerospace Additive 3D打印技術(shù)，現(xiàn)在可以在2.5小時(shí)的一次構(gòu)建中，生產(chǎn)多達(dá)150個(gè)開關(guān)，從而節(jié)省時(shí)間和費(fèi)用。最重要的是，3D打印技術(shù)還允許更改或微調(diào)設(shè)計(jì)，以滿足不同客戶的需求。