精度細(xì)過(guò)發(fā)絲 The Form 1 3D打印機(jī)試用

從傳說(shuō)到眼前
      【中關(guān)村在線辦公打印頻道原創(chuàng)】人的頭發(fā)的直徑，大約是50-80微米。這已經(jīng)是一個(gè)非常小的直徑。而今天我們給大家?guī)��?lái)的由Formlabs發(fā)布的The Form 1光固化3D打印機(jī)，其能打印的最小層厚，只有25微米，大概只有我們發(fā)絲直徑的一半到三分之一。


從傳說(shuō)到眼前
      中關(guān)村在線3D打印頻道，之前給大家?guī)��?lái)過(guò)一些3D打印機(jī)的測(cè)試 。如果從技術(shù)角度看，這些產(chǎn)品都屬于熔融沉積技術(shù)（FDM，F(xiàn)used Deposition Modeling）。而這次，我們則在第一時(shí)間感受到了Formlabs推出的基于光固化技術(shù)（SL，Stereolithography）的產(chǎn)品，超過(guò)的3D打印精度是這款產(chǎn)品的突出特色。

之前我們接觸的都是基于FDM技術(shù)的桌面3D打印機(jī)
      第一次聽(tīng)說(shuō)Formlabs的產(chǎn)品，還是在去年。之前所有的桌面3D打印機(jī)，都是基于熔融沉積技術(shù)的產(chǎn)品，大家的產(chǎn)品，比拼的是誰(shuí)的完成度更高，因?yàn)檫@關(guān)系到最后的打印質(zhì)量。而Formlabs的產(chǎn)品，則帶有一種地震的效果，第一次將光固化技術(shù)帶到了桌面，并且價(jià)格還能接受：3299美元。

光固化3D打印機(jī)第一次來(lái)到桌面
      這種桌面3D打印技術(shù)上的革新，也吸引了投資者的注意，在去年，F(xiàn)ormlabs獲得了高達(dá)1900萬(wàn)美元的A輪投資，用以推廣產(chǎn)品擴(kuò)大產(chǎn)能。這也是3D打印領(lǐng)域初創(chuàng)企業(yè)拿到的比較大的一筆融資。中關(guān)村在線3D打印頻道非常幸運(yùn)，是最早在國(guó)內(nèi)接觸到Formlabs產(chǎn)品的媒體，我們也第一時(shí)間給大家奉上Formlabs的產(chǎn)品。
什么是光固化技術(shù)？
什么是光固化技術(shù)？
      光固化技術(shù)大家可能還比較陌生。如果有人有齲齒，也就是俗稱的蟲(chóng)牙，有了牙洞，大夫現(xiàn)在一般都是往里面填補(bǔ)光固化樹(shù)脂，也就是所謂的“照一下”，來(lái)取代過(guò)去所用的合金填料。由此可見(jiàn)，光固化的材料，可以有非常高的強(qiáng)度。

光固化樹(shù)脂在牙醫(yī)的齒科領(lǐng)域用的非常多，用來(lái)補(bǔ)牙
      光固化技術(shù)，所用的材料叫做光固化樹(shù)脂。這種樹(shù)脂在保存的時(shí)候是液體，而受到一定功率的光線照射，則會(huì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)變硬成為固體，并且這個(gè)過(guò)程基本是不可逆的，也就是說(shuō)固化好的樹(shù)脂，不會(huì)被液態(tài)的樹(shù)脂溶解。為了實(shí)現(xiàn)3D打印，就需要人造光源，理想的光源自然是激光。并且，激光的發(fā)射功率、聚焦等技術(shù)都是非常成熟的，實(shí)現(xiàn)微米級(jí)的控制成本并不高，這是Formlabs光固化3D打印機(jī)在原理上的信心。

多個(gè)反射鏡微調(diào)來(lái)聚焦、調(diào)整激光掃描的范圍
      具體到打印過(guò)程，和之前評(píng)測(cè)的產(chǎn)品差不多，也是逐層打�。河眉す鈷呙杼囟ǖ膮^(qū)域，形成一層固化的樹(shù)脂之后，打印平臺(tái)移動(dòng)，固化下一層，這個(gè)過(guò)程對(duì)打印平臺(tái)的步進(jìn)式電機(jī)的精確驅(qū)動(dòng)要求還是比較高的。

光固化技術(shù)打印的物體都非常光滑
      光固化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在哪里？主要有兩個(gè)，一個(gè)是打印的精度非常高，可以達(dá)到微米級(jí)別，比如Formlabs這款產(chǎn)品的精度就能達(dá)到25微米的層厚，而另外一個(gè)好處就是打印之后的物體表面是光滑的，不像FDM技術(shù)，盤(pán)絲出來(lái)表面是粗糙的。
The Form 1 3D打印機(jī)：逆生長(zhǎng)作業(yè)
The Form 1 3D打印機(jī)：逆生長(zhǎng)作業(yè)
      盡管定位于桌面打印，但是事實(shí)上這款產(chǎn)品的體積并不能說(shuō)有多苗條，畢竟它可以打印的物體最大體積有125mm×125mm×165mm，并不算小，而且還要考慮承載和激光發(fā)射組件。

正面只有一個(gè)電源按鈕

背部的USB與電源接口
      The Form 1 3D打印機(jī)的整體感非常強(qiáng)。只有機(jī)身正面有個(gè)電源開(kāi)關(guān)，背面留有一個(gè)USB接口以及一個(gè)電源接口。其它全靠軟件控制。頂部是固化的工作臺(tái)，而低下的部分則是激光發(fā)射組件。

頂部的載物臺(tái)，打印一層升高25微米

底部的固化樹(shù)脂盛放池，激光照射底部固化

The Form 1是“倒著”打印出來(lái)的，有耐心可以看到逆生長(zhǎng)的過(guò)程
      過(guò)去我們測(cè)試的3D打印機(jī)，載物的平臺(tái)是每打印完一層，平臺(tái)下移，而The Form 1則完全相反：是一種“逆生長(zhǎng)”：在第一層固化之后，底層會(huì)粘在平臺(tái)上，然后平臺(tái)上移，激光照射到有液體樹(shù)脂的方形玻璃皿里面，固化第二層。由于每個(gè)層的厚度只有25微米，所以The Form 1最小可以打印的物體非常小，只有300微米。
The Form 1帶來(lái)的思考
The Form 1帶來(lái)的思考
      桌面3D打印帶來(lái)了新技術(shù)、新產(chǎn)品，固然是值得贊賞和歡迎的。在官網(wǎng)上，我們看到Formlabs指定的樹(shù)脂材料，提供了三種，除了清澈透明的，又有了白色和灰色的樹(shù)脂。

固化用的樹(shù)脂
      不過(guò)筆者本人檢索了一下相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)論文，發(fā)現(xiàn)這些光固化材料，不能算徹底的無(wú)毒。并且樹(shù)脂并不溶于水，而是溶于醇或是丙酮等溶劑，所以打印完畢之后的清理，也需要醇等溶劑來(lái)完成。因此，打印過(guò)程和后期的處理，最好加上一定的保護(hù)。

多層打印速度比較慢，依舊是待解決的難題
      現(xiàn)在制約3D打印的普遍問(wèn)題是速度太慢。The Form 1，也快不起來(lái)，與快速相反，The Form 1由于打印的層厚度只有25微米，打印一毫米就要40層，10厘米是4000層，可想而知打印一個(gè)較大的物體，需要消耗的時(shí)間。事實(shí)上，The Form 1的打印速度，工作人員介紹說(shuō)，一般打印都需要幾個(gè)小時(shí)。
The Form 1打印作品賞析
The Form 1打印作品賞析
      這里我們給出一些The Form 1 3D打印機(jī)的作品，大家可以看到，通過(guò)和硬幣的對(duì)比，它的精度優(yōu)勢(shì)非常明顯，很小的物體也有豐富的細(xì)節(jié)。


打印的大腦模型

The Form1打印的戒指

對(duì)比硬幣：超小的海神也有豐富的細(xì)節(jié)
      高精度，正是光固化3D打印的魅力所在。這種技術(shù)與相對(duì)成本較低的、精度也較低的FDM技術(shù)的產(chǎn)品，能夠在桌面打印領(lǐng)域進(jìn)行一定的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。