摩方精密：微型立體光刻 (PµSL)分辨率可到2微米！

導(dǎo)讀：增材制造常被用于制造體積小或幾何復(fù)雜性高的零件，這些零件通常很昂貴或難以使用傳統(tǒng)技術(shù)制造。自 2016 年成立以來，Boston Micro Fabrication(BMF) 一直在滿足另一種市場需求——小型高精度零件。那么，BMF的技術(shù)和設(shè)備發(fā)展到什么程度了呢？具有什么優(yōu)勢？


Boston Micro Fabrication(BMF)——摩方精密科技有限公司
摩方精密科技有限公司(BMF，Precision Tech Inc.)成立于2016年，專注于高精密3D打印領(lǐng)域，是全球高精密3D打印技術(shù)及精密加工能力解決方案提供商。摩方精密采用面投影微立體光刻（PμSL: Projection Micro Stereolithography）技術(shù)，該技術(shù)具有成型效率高、加工成本低等突出優(yōu)勢。目前，摩方精密總部位于中國重慶，在中國深圳、美國波士頓、英國倫敦、德國法蘭克福、日本東京均設(shè)有分支機(jī)構(gòu)，擁有來自全球33個國家1400多家合作客戶。

2022年還開設(shè)了BMF 圣地亞哥研究所 (SDRI) ，是位于加利福尼亞州圣地亞哥的一個新的研發(fā)中心，專門用于開發(fā)和孵化由 BMF 的微型 3D 制造平臺獨(dú)特支持的最終產(chǎn)品創(chuàng)意。新中心將與 BMF 在深圳、重慶、東京和波士頓的其他工程團(tuán)隊(duì)和研究中心合作，從事研究和工程工作。

自 2018 年下半年交付首批系統(tǒng)以來，BMF 的 300 多個微型 3D 制造系統(tǒng)已被全球客戶采用。這些系統(tǒng)被用于原型設(shè)計、開發(fā)、研究和生產(chǎn)鑒定。最接受該平臺的行業(yè)領(lǐng)域包括電子、光學(xué)/光子學(xué)、醫(yī)療設(shè)備、微流體和生命科學(xué)等領(lǐng)域。BMF Institute 的啟動標(biāo)志著公司邁向了牙科、生物醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)行業(yè)產(chǎn)品化應(yīng)用的一個新領(lǐng)域。

基于投影微型立體光刻 (PµSL) 技術(shù)
由于市場上現(xiàn)有技術(shù)未能充分滿足增材制造市場的高價值需求，BMF 推出了Projection Micro Stereolithography 或 PµSL 平臺。這些零件通常為厘米級，公差要求通常在幾十微米范圍內(nèi)。數(shù)十家工業(yè)客戶已經(jīng)測試并利用這些系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，證明了此系統(tǒng)具有生產(chǎn)終端部件的潛力。BMF將改進(jìn)平臺并確保滿足生產(chǎn)要求，繼續(xù)努力滿足這些客戶的需求


PμSL 3D打印技術(shù)的成型過程，首先使用建模軟件構(gòu)建出三維結(jié)構(gòu)模型；接著使用切片軟件對三維模型以一定大小的層厚進(jìn)行切片處理，得到一系列具有特定圖案的二維圖片；然后采用PμSL 3D打印系統(tǒng)對切片后的每一層圖案進(jìn)行整面投影曝光；反復(fù)重復(fù)上一步驟并層層堆疊最終成型出所需的三維結(jié)構(gòu)。



PμSL技術(shù)采用整面曝光，其中曝光圖形由DMD控制產(chǎn)生。因此，一般情況下，PμSL 3D打印系統(tǒng)的最大成型幅面取決于光學(xué)分辨率大小以及DMD像素點(diǎn)數(shù)量，DMD成像芯片尺寸固定，通過投影鏡頭只能實(shí)現(xiàn)固定的投影幅面。最大成型幅面與系統(tǒng)光學(xué)分辨率呈矛盾關(guān)系，即當(dāng)提高系統(tǒng)光學(xué)分辨率時，其最大成型幅面相應(yīng)減小。拼接技術(shù)很好地解決了這一矛盾，使得高分辨、大幅面、跨尺度打印得以實(shí)現(xiàn)。


△PμSL技術(shù)與其他3D打印技術(shù)的對比

Boston Micro Fabrication 是基于投影微型立體光刻 (PµSL) 技術(shù)的先進(jìn)增材制造解決方案的全球領(lǐng)導(dǎo)者。全球許多領(lǐng)先的公司都在采用 PµSL 技術(shù)3D打印具有超高打印分辨率 (2µm~50µm) 和打印公差 (+/- 10µm ~ +/- 25µm) 的微結(jié)構(gòu)。微型精密3D打印是適用于各行各業(yè)各種的極佳制造工藝，BMF能夠給與零件極高的設(shè)計自由度，使其具有自由的幾何形狀、超高分辨率、精確度、復(fù)雜性和可重復(fù)性，其尺寸和公差與微型注塑成型零件相當(dāng)。今天南極熊將重點(diǎn)介紹Boston Micro Fabrication 的 2μm 系列打印機(jī)，BMF還研發(fā)了10μm、25μm的打印機(jī)，供用戶根據(jù)需要進(jìn)行選擇。



2μm 系列打印機(jī)具有以下幾個優(yōu)勢：
●可定制的高分辨率光學(xué)系統(tǒng)和運(yùn)動平臺（分辨率低至2μm）
●分步重復(fù)過程，可同時實(shí)現(xiàn)高分辨率和大面積
●可控加工技術(shù)生產(chǎn)高精度 3D 打印物體
●實(shí)時圖像監(jiān)控、自動對焦和曝光補(bǔ)償
●帶有microArch圖形界面系統(tǒng)和客戶參數(shù)設(shè)置的操作軟件


此款打印機(jī)共有兩種型號，microArch® S130 和 microArch® S230 ，兩者的主要區(qū)別是打印尺寸，S230為 50 x 50 x 50 mm，而S130 為 50 x 50 x 10 mm。除了光敏樹脂外，microArch® S230 還可以打印陶瓷零件。總而言之，microArch 3D打印系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)超高分辨率、大面積打印，用于工業(yè)原型制作和小批量生產(chǎn)。

應(yīng)用場景


●醫(yī)療領(lǐng)域：3D 打印已經(jīng)徹底改變了醫(yī)學(xué)界治療患者的方式，從支架到假肢再到手術(shù)規(guī)劃，都可以看見3D打印的身影。添加生物相容性材料，可能性是無限的。microArch系列3D打印機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)2µm分辨率，是為醫(yī)療 3D 打印應(yīng)用打印一次性醫(yī)療組件的完美工具。


●電子產(chǎn)品：電子行業(yè)受益于大量新型 3D 打印應(yīng)用,隨著消費(fèi)者和企業(yè)希望在制造越來越小的設(shè)備的同時提高性能，電氣元件和連接器的創(chuàng)新也在不斷發(fā)展傳統(tǒng)的制造技術(shù)有時不再適合生產(chǎn)，微型3D打印提供了生產(chǎn)這些復(fù)雜且小型的設(shè)計的新方法。



●微流體：各行各業(yè)已經(jīng)開始為生產(chǎn)和開發(fā)應(yīng)用實(shí)施微流體技術(shù)。醫(yī)學(xué)和藥物研究領(lǐng)域不斷尋找通過芯片實(shí)驗(yàn)室和其他設(shè)備等工具模仿人體的方法。這些產(chǎn)品的微型 3D 打印開辟了新的能力，不僅可以創(chuàng)建更精確和復(fù)雜的系統(tǒng)，而且可以以目前無法實(shí)現(xiàn)的成本和速度實(shí)現(xiàn)。


●微型機(jī)械裝置：任何通過使用小型高精度組件來擴(kuò)展功能和性能的產(chǎn)品，如閥門、泵、傳感器、揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)等都可以通過微型3D打印進(jìn)行制造。如今，這些部件很難成型或加工，而且成本高昂。microArch 系列開辟了新的功能范圍和幾何自由度，這在歷史上是當(dāng)前增材制造平臺無法企及的。




●教育/研究：創(chuàng)新的世界不斷變大，但零件卻越來越小。通過使用微型 AM 平臺，學(xué)術(shù)界可以獲得突破產(chǎn)品設(shè)計、藥物發(fā)現(xiàn)、微過濾和 MEMS 的研究界限，拓寬了研究的廣度和深度。