摩方材料颠覆式创新解决高精度3D打印的技术难点

来源：深圳摩方新材科技有限公司分类：商机 2022-06-28 15:46:32 236阅读次数

3D 打印，又称增材制造（AdditiveManufacturing，AM），是对于传统工业生产的一种变革性制造方法。传统的减材制造工艺是指利用已有的几何模型工件，用工具将材料逐步切削、打磨、雕刻，最终成为所需的零件。而 3D打印恰恰相反，借助于3D 打印设备，对数字三维模型进行分层处理，将金属粉末、热塑性材料、树脂等特殊材料一层一层地不断堆积黏结，最终叠加形成一个三维整体。

据前瞻产业研究院数据统计，全球3D打印市场规模由2012年的23亿美元增加至2018年的96.8亿美元，年均复合增长率为28.4%；预计到2023年，其市场规模将达到350亿美元。

资料来源：前瞻产业研究院整理

近年来，随着3D打印研发技术的不断突破，3D打印已经成功应用于航空航天、医疗、建筑、汽车等领域，并不断取得突破性进展。尤其高精度3D打印，因其具有高效率、高精度的显著特性，目前主要应用已从前期科研、模具制造等环节，拓展至非常广泛的精细复杂功能性部件小批量制造的应用领域，涉及5G通信、精密医疗、微电子、微机械、微加工、声学等多个高端科技行业。

在实际加工过程中，高精度3D打印存在高分辨率实现、极小公差控制、大幅面制作下加工速度的保证、与精度相匹配的更高材料要求等诸多挑战与困难。在推动和践行高精度3D打印应用方案实施的过程中，摩方材料颠覆式创新解决了高精度3D打印的技术难点，为推动高精度3D打印行业的发展发挥了无可替代的作用。

全球领先2μm打印精度，树立高精度3D打印全球领军企业标杆

精度越高，打印交付的成品质量也就越高，因此对于高精度3D打印而言，首要突破的技术难点是打印精度，即光学分辨率：投影光单个像素点的大小。深圳摩方材料采用的是面投影微立体光刻技术（Projection Micro Stereolithography, PμSL），是一种面投影光固化3D打印技术，适用于制作微尺度的复杂三维结构，有着高分辨率、高精度、跨尺度加工、适用材料广、加工效率高、加工成本低等诸多特点。

摩方材料已经量产的产品nanoArch 3D打印系统包含2μm/10μm/25μm打印精度，其nanoArch 130系列3D打印机的最高光学分辨率可达2μm。在此基础上可实现2 μm线宽二维网格线条和8.5 μm杆径三维点阵（如图）。

加工公差控制在±10-25μm，创行业领先PμSL光固化3D打印技术

除了能实现2μm的超高打印精度，PμSL精密3D打印技术将公差控制在±10-25μm，这在行业处于领先优势。PμSL使用高精度紫外光刻投影系统，将需要打印的三维模型分层投影至树脂液面，分层制造逐层累加快速进行光固化无模具成型，最终从数字模型直接加工得到立体样件。基于该技术原理的nanoArch系列3D打印设备，是目前行业极少能实现超高打印精度、高公差加工能力的3D打印系统。

最快15分钟完成高精度3D打印，突破性打印速度或将颠覆精密制造

打印速度也是高精度3D打印要突破的技术难点之一。PμSL 3D打印技术的成型过程如下：首先使用建模软件构建出三维结构模型；接着使用切片软件对三维模型以一定大小的层厚进行切片处理，得到一系列具有特定图案的二维图片；然后采用PμSL 3D打印系统对切片后的每一层图案进行整面投影曝光；反复重复上一步骤并层层堆叠最终成型出所需的三维结构。此外，打印系统还可通过打印平台的移动，进行大尺寸样件的拼接打印，实现高精度、大幅面、跨尺度加工。

在打印速度上，摩方材料能实现最快15分钟打印验证（仿生槐叶萍模型：整体大小2 mm (L) × 2mm (W) × 70 μm (H)，最小特征尺寸5μm）。即将推出的新品S240 3D打印系统，其打印速度更是在原有3D打印系统基础上创造性的提升7倍，可以极大的满足研发阶段的快速低成本验证、工程阶段的小批量加工、量产阶段的精细产品批量加工需求。摩方材料突破性打印速度为精密制造业的发展带来新的机遇和挑战。

目前，深圳摩方材料PμSL 3D打印系统因其高效率、高精度、公差控制能力强等加工方面的突出优势，已被工业界和学术界广泛应用于复杂三维微结构加工。作为高精密增材制造领域的领军企业，摩方材料已和众多全球知名企业开展业务合作，包括3M、GE医疗、美国强生、日本电装、安费诺、泰科电子等。其nanoArch系列高精密3D打印系统也已被清华大学、北京大学、浙江大学、北航、中石油、中科院、英国诺丁汉、德国德累斯顿理工、新加坡南洋理工等众多全球顶级高校和科研机构所使用。

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