盡管3D打印多年來一直是制造業(yè)的未來派支柱，但由于對該技術(shù)的物理限制，它一直難以在規(guī)模和生產(chǎn)規(guī)模上進行擴展。但這很快就會改變，本周，伊利諾伊州埃文斯頓西北大學(xué)化學(xué)教授，該項目的首席研究員查德·米爾金領(lǐng)導(dǎo)的團隊在《科學(xué)》雜志上發(fā)表的一篇研究報告稱，他們破解了在不損失打印速度的情況下打印大型對象的代碼，發(fā)明了一種3D打印機。
研究報告的摘要寫道：我們使用移動液體界面（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象之間的粘合力，從而實現(xiàn)連續(xù)且快速的打印過程，而無需考慮聚合物前體。床的面積不受熱限制的大小限制，因為流動的油可以在整個打印區(qū)域內(nèi)進行直接冷卻。已經(jīng)證明，連續(xù)垂直打印速度超過每小時430毫米，體積吞吐量為每小時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證結(jié)構(gòu)。
報告稱，這一3D打印方面的創(chuàng)新可能會徹底改變汽車、飛機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打印機的新方法，既可以保持機器冷卻，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，即使在很小的項目中，用于制造的樹脂也會過熱，從而導(dǎo)致打印失敗。早期的3D打印是緩慢的，通常會花費一天中的大部分時間來制造一個咖啡杯大小的物體。另一個問題是，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，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)垢問題的第一個此類打印床，能夠以高于430毫米/小時的速度打印，或者在兩個小時內(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，該公司正在改進原型機，預(yù)計HARP將在未來18個月內(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：“3D打印在概念上很強大，但實際上也受到限制。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。”
HARP能夠在兩個小時內(nèi)打印出人體大小的物體
雖然許多3D打印機堅持制造較小的物體，例如醫(yī)療設(shè)備，甚至是有爭議的槍支，但HARP將是另一類別的更大的打印機。米爾金指出，這項技術(shù)可以創(chuàng)造近1平方米的橫截面和超過4米高的物體，未來將可打印更大的物件。
它當(dāng)然不是第一臺制造大型零件的3D打印機，但作者寫道，與眾不同的是，與競爭對手相比，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行細(xì)化。作者寫道，使用紫外線來固化樹脂將有助于實現(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)線制造中的一項重要創(chuàng)新，因為借助其冷卻技術(shù)，它不僅能夠打印完全精制的大型零件，而且能夠繼續(xù)打印而不會出現(xiàn)滯后。
米爾金說：“當(dāng)您可以快速地進行大尺寸打印時，它確實可以改變我們對制造的看法。” “使用HARP，您無需模具就可以建造任何想要的東西，也無需任何零件的倉庫，您可以按需打印任何您可以想象的東西。”
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）將是這項技術(shù)的重要研究方向。
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