3DSystems鄧瀚誠：端到端解決方案持續(xù)創(chuàng)新助力數字化增材制造

2020年8月20日-21日,，中國增材制造產業(yè)發(fā)展蕪湖（繁昌）高峰論壇暨2020年中國增材制造產業(yè)年會在安徽蕪湖市舉行，此次年會由工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)發(fā)展中心,、安徽省經濟和信息化廳,、蕪湖市人民政府指導，中國增材制造產業(yè)聯(lián)盟主辦,，繁昌縣人民政府協(xié)辦,，南極熊作為支持媒體對本次會議進行了直播。

△美國3DSystems的售前應用經理鄧瀚誠

在“產業(yè)化推廣論壇”上,，美國3D Systems的售前應用經理鄧瀚誠先生做了《端到端解決方案持續(xù)創(chuàng)新助力數字化增材制造》演講的現(xiàn)場速記,。
△視頻：鄧瀚誠《端到端解決方案持續(xù)創(chuàng)新助力數字化增材制造》

鄧瀚誠：謝謝增材制造產業(yè)聯(lián)盟給我這個機會作一個分享，我今天給大家作的分享是3DSystems在增材制造端到端解決方案最近的創(chuàng)新成果,。我的內容主要分為三個部分：第一個部分給大家介紹一下我們3DSystems以及最近在數字化高速增材制造領域的新技術,。第二個部分會介紹新技術和數字化增材制造直接應用在生產上面。第三個部分直接對這個材料作一些評價和分享,。

首先簡單介紹一下我們3D Systems公司,。

圖上所示是我們公司的CTO，他在1983年發(fā)明全球第一款成熟的3D打印技術,，公司成立于1986年,，1988年銷售全球第一款用于商業(yè)化3D打印的裝備。通過30多年的發(fā)展,，3DSystems成為一家覆蓋3D硬件,、材料,、軟件以及按需定制服務的一家綜合服務商。3DSystems的3D打印產品很多,，有尼龍材料,，有蠟型材料，有樹脂材料,，有金屬直接打印,，也有彩色打印等等。在我們的產品線中,，3DSystems自己開發(fā)了3D打印軟件,，旗下還有專門的三維軟件產品，還有專門用于醫(yī)療類的軟件產品,，在3D打印材料上我們在一些特種材料也有自己生產的產品,。

通過產品線和我們的策略架構，3DSystems希望能夠幫助用戶實現(xiàn)端到端的基于增材制造技術的生態(tài)系統(tǒng),。可能包含數字化,，包含設計原理,，包含增材制造，包含品質檢測和過程管理,。在這些過程中,，逐漸幫助用戶提升生產力，提升增材制造的耐久性,，提升它的重復性以及降低總體運行成本,，使得增材制造能夠在數字化生產方面有更廣泛的場景。

我們使用的軟件解決方案是3DSystems自己開發(fā)的,，對于增材制造數據環(huán)境而言軟件是非常重要的環(huán)節(jié),，因為基于的都是CAD數據，這個數據可能是設計數據,，可能是再優(yōu)化的數據,。我們自己開發(fā)的遠程軟件它是3DConnect，對于3D打印的產業(yè)化用戶來說往往快速打印是非常重要的附加值,，對于硬件裝備能夠盡早地去診斷出它可能會發(fā)生的故障,，遠比出現(xiàn)之后再進行技術支持更加重要。有了這些新的遠程裝備對于設備的硬件狀態(tài)進行實時了解以及實時診斷和通知,，可以幫助用戶在可能出現(xiàn)問題之前進行未雨綢繆的準備,。

剛才是傳統(tǒng)的解決方案以及端到端的場景。

第二部分是介紹這一款比較新的技術,，F(xiàn)igure4非接觸連續(xù)式的DLP數字投影打印技術,。它通過反向投影一個光源，優(yōu)質的樹脂材料和基于UV光固化工藝的模塊化和可擴展的制造解決方案，其中UV光固化工藝只需幾分鐘的時間,。Figure4的系統(tǒng)結構更穩(wěn)定,，這個技術的特點速度非常快,，因為低靜態(tài)體積打印托盤結合非接觸式技術的打印速度,，最終零件品質和材料成型性能更高，包括韌性,、耐久性,、耐高溫性和彈性體性能的改善。包括單機還可以擴展,，以及自動化的產品,。目前，這個技術的尺寸相對少一些,，大概是6寸左右,，在高度可以做到200-350毫米不等。

隨著高速的低單體成本,，同時性能有所提升之后利用3D打印做塑料原型件的生產可以由更寬泛的和產生的3D打印生產作一個替代或者復合的場景,。大家可以看到這個成本曲線，它和注塑成型相結合會越來越寬,，一會兒也會介紹3D打印取代中間的方式就是真空澆注,。

Figure4使用的方式都是單組分的樹脂，隨著我們自己的開發(fā)研究不同的應用場景包含耐高溫彈性材料等等,。

最重要的這樣一款材料PRO-BLK10,，這是目前最佳的生產極材料。在做拉伸實驗的時候發(fā)現(xiàn)這款材料和普通的相比它有仿熱塑性行為,，不會發(fā)生脆性的斷裂,，這也代表這款材料在目前有非常好的性能。

當這個材料性能有提升,，我們也可以嵌入到生產上,，這里要介紹的是堆疊嵌套的概念，所謂的嵌套就是把一個批量多個零件的工作通過嵌套的方式實現(xiàn)多層的打印,，這樣就不需要在一層打印進行反復翻轉,。為什么過去其他的3D打印技術不會用到這個工藝方法？3D打印的時間效率非常敏感,，所以過去的技術不會用到這個方法,，但是由于非接觸連續(xù)性的光固化技術解決這兩個問題，而且由于DLP投影在高度上面可以做得比較高,，所以可以利用嵌套的方式實現(xiàn)短時間內的高速大批量的翻轉,。

這個就是在125×70×350毫米的尺寸上一個一百多個套件生產,，在5個小時內。這是在過去無法想象的,。它的處理方式和其他的光固化打印技術比較類似,，也是清洗、干燥再做二次固化,，以達到我們官方標定的性能,。 在支撐的比例上面，這樣一個幾百個零件的生產批次里,，我們6.8公斤的材料消耗當中有6.5公斤最終成為零件的輸出,，只有0.3公斤是支撐的消耗。在我們的機器和其他的3D打印機器一樣也有自己直接使用最終產品裝在上面進行成品的生產,。

關于這個技術可以介紹小批量生產怎么取代聚氨酯,。為什么會引用聚氨酯澆注的技術？在十多年前3D打印剛剛進入小批量生產市場的時候,，3D打印沒有辦法解決兩個問題：一個是材料性能的問題,，聚氨酯正好成為3D打印和注塑材料中間的一種選項；第二個沒有辦法解決時間效率的問題,，所以會用3D打印通過翻模覆膜的方式進行幾十件小批量的生產,。隨著材料性能解決，隨著生產效率也越來越高之后,，直接3D打印它可以有非常好的取代聚氨酯澆注的方法。

我們以一個零件為例,，如果使用澆注方法用3D打印,，比如原型件可能消耗半天或者大半天的時間，然后要開一個硅膠模也會消耗半天時間,，得到一個零件首件肯定是第二天,，一天8-10小時可能實現(xiàn)4-5批次聚氨酯澆注生產，這樣進行25件生產的時候可能需要一周的時間,。如果你使用我們這個材料每個班次做12個零件,。這樣就可以得到一個效率曲線，這個效率曲線在過去單純是3D打印技術是沒有過的,。

在一些更復雜的比如汽車內飾的出風口內外框,，外框可以用聚氨酯澆注的方式。像這樣一個結構我們有5套內框和外框在6個半小時之內實現(xiàn)打印和生產,。這樣一來我們和真空澆注比較可以實現(xiàn)當日直接交付首批零件,，并且在同一時間范圍內生產的零件更多，有更小的設計限制,。第三就是可重復的精度和光潔度,。

最后一部分會共享這個新的技術關于材料的評價,。

第二款材料是抗沖擊性的材料，這款材料典型特點就是抗疲勞有更好的表現(xiàn),，它在無缺口的懸臂梁式抗沖擊實驗中不會發(fā)生斷裂,。

在醫(yī)用材料上我們也有不同的材料種類，生物相容性,，另外這個材料本身還可以滿足對透明度或者是耐高溫的要求,。300-AMB有非常高的耐高溫性能，無需后道熱處理工序,。

看一下以這款耐高溫材料做的容器,。這個價值不僅在于進容器內壁接近100度沸騰的水，因為沸騰水蒸汽會發(fā)生凝固,，凝固放熱過程中會對容器內壁的影響更大,，會比單純接觸一百攝氏度沸水影響會更大。

隨著我們做的數字化產品越來越多,，抗壓,、減震或者密封的應用場景也會需要3D打印，也有對應的彈性軟材料解決方案,。

最后分享一下我們理解的材料對于3D打印技術應用于直接生產上需要滿足哪些,？第一必須要有全面的、一致的數據表,，最好對生產材料有一個長期的抗性研究,，過去在光敏樹脂領域這一塊研究相對比較少。我們看一下第一個就是在機械性能的各向同性上,，這個技術最重要的就是性能要比其他非金屬的3D打印技術要好很多,，大家可以去官網參考我們給大家提供的延展頁，我們在延展頁第一個提出的把所有各向上的機械性能數據也提供給用戶,，當用戶實現(xiàn)小批量生產的時候進行工藝預設和擺放的過程不用考慮機械性能的局限對生產方向的限制,。

長期環(huán)境穩(wěn)定性我們也做了研究，我們在長期的等效實驗當中,，室內可以達到7年,，室外可以達到1.5年。在環(huán)境油液相容性上,，如果汽車用在動力相關的部件不是簡單的內飾件,，功能件或者生產零部件一定會要求與一些化學液或者油液接觸，我們也做了一些研究,，將一個生產出來的靶向數據作為一個參考,，拉深強度和抗沖擊等等放在里面，然后把不同的油液或者化學液進行長期和短期接觸,，看數據變化,，相對來說性能變化更少的化學油液對這款材料更適應,。

生物相容性內容之前有提到，就不再贅述了,。

我今天的分享就是這些,，謝謝大家。