Nexa3D：解鎖如何將聚合物增材制造生產(chǎn)效率提高20倍

導(dǎo)讀：更短的循環(huán)周期對(duì)于3D打印的生產(chǎn)效率至關(guān)重要,，但這并不是唯一的影響因素,。如何為增材制造選擇合適的零件,、前期的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作以及后期處理，同樣會(huì)對(duì)3D打印總的吞吐量產(chǎn)生巨大的影響,，而這一切都需要協(xié)同工作以實(shí)現(xiàn)最大的生產(chǎn)效率,。

一直以來(lái),，增材制造（AM）一直被局限在小批量、高成本或高復(fù)雜性的零件制造上,。這一直是在生產(chǎn)中更廣泛地采用AM的障礙,，而且理由看起來(lái)也很充分。從純粹的直接成本角度來(lái)看,，低的建造率往往導(dǎo)致設(shè)備占到生產(chǎn)成本的50%以上,。為準(zhǔn)備AM作業(yè)而投入的精力和時(shí)間以及費(fèi)力的后處理要求進(jìn)一步縮小了增材制造具有經(jīng)濟(jì)意義的窗口。

Nexa3D是一家增材制造解決方案公司,，針對(duì)于光聚合物增材制造工藝的每個(gè)階段它有一整套成熟的技術(shù)方案,。憑借更高的打印速度和更大的16升（61立方英寸）的構(gòu)建室，Nexa3D說(shuō)他們的打印速度可以達(dá)到同類打印機(jī)的6.5倍,，但這與題中聲稱的生產(chǎn)力提高20倍還依舊相差甚遠(yuǎn),。

△Nexa3DNXE 400 3D打印機(jī)擁有極高的打印速度，

△上圖顯示了50個(gè)文丘里管是如何在27分鐘內(nèi)打印出來(lái)的,。

增材制造中的經(jīng)濟(jì)學(xué)

AM的主要成本構(gòu)成是：

資本折舊——這包括3D打印機(jī),，但也包括任何必要的后處理設(shè)備。資本利用率直接受到打印機(jī)的速度和尺寸的影響,，這決定了一天可以生產(chǎn)的零件數(shù)量,。

材料成本——AM的材料成本往往需要一個(gè)與傳統(tǒng)制造不同的計(jì)算方法。最初的材料成本可能會(huì)更高,，但產(chǎn)量通常會(huì)更高,，廢品很少。然而,，一些AM工藝有隱藏的材料浪費(fèi)過(guò)程,，這可能取決于材料特性、生產(chǎn)的幾何形狀和使用的后處理方法,。

勞動(dòng)成本——AM的作業(yè)過(guò)程包括文件準(zhǔn)備,、機(jī)器裝載/卸載和后處理。勞動(dòng)力成本在很大程度上取決于設(shè)備生產(chǎn)力,、硬件和軟件的自動(dòng)化以及每個(gè)零件的具體后處理要求。

提高AM生產(chǎn)率涉及到解決這些問(wèn)題中的每一個(gè)環(huán)節(jié),。例如,，一個(gè)更快、更可預(yù)測(cè)的構(gòu)建程序準(zhǔn)備過(guò)程可以減少勞動(dòng)力,，使工作運(yùn)行得更快,，并可以降低達(dá)到所需質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的難度。更快的打印和每次制造更多零件的能力提高了設(shè)備利用率,。更準(zhǔn)確和可預(yù)測(cè)的打印能力,，可以通過(guò)更有效的支撐物移除和可能消除的二次加工（如機(jī)械加工）,，大大降低后期處理成本。所有這些加起來(lái),，做好這一切就是實(shí)現(xiàn)3D打印生產(chǎn)力的巨大改善的方法,。

Nexa3D如何解決整體AM生產(chǎn)力問(wèn)題

設(shè)計(jì)和制造更復(fù)雜的零件的能力也許是討論最多的AM所體現(xiàn)出的經(jīng)濟(jì)效益，因?yàn)樗�能夠用一個(gè)打印的零件來(lái)取代裝配件,，這些成本效益可以是非�,？捎^的。但是,，為AM選擇合適的零件,，并迅速將這些零件送入高效的生產(chǎn)過(guò)程，則是另一回事,，因?yàn)槟闳绾稳��?zhǔn)備構(gòu)建程序是至關(guān)重要的,。

這一切都要從AM軟件開(kāi)始。NexaX2.0是一個(gè)基于AI的軟件應(yīng)用,，它通過(guò)硬件,、軟件和化學(xué)的相互作用，提供打印準(zhǔn)備和3D打印機(jī)管理,。隨著API與其他軟件的整合,，NexaX能夠?qū)崿F(xiàn)打印部件的新特性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)工藝穩(wěn)定性,、生產(chǎn)規(guī)模,、穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量、更高的產(chǎn)量和出色的機(jī)械性能,。它提供了各種工具來(lái)幫助提高總的工藝效率,，如快速的文件準(zhǔn)備，如何堆放零件以達(dá)到最大產(chǎn)量,，甚至如何放置支撐物以方便拆卸,。

△NexaX2.0是一個(gè)基于AI的軟件應(yīng)用程序，提供打印準(zhǔn)備和3D打印機(jī)管理,。

憑借異�,？焖俚膶Ｓ星衅�算法和自��(dòng)支持生成，NexaX軟件將工藝和幾何算法與端到端工作流程相結(jié)合,，以優(yōu)化零件生產(chǎn),。該軟件包括一系列廣泛的自動(dòng)化功能，包括：

1)      自動(dòng)文件準(zhǔn)備

2)      零件重新縮放和復(fù)制能力

3)      自動(dòng)生成最佳支撐

4)      格子生成工具和網(wǎng)格固定

5)      自動(dòng)檢測(cè)零件的碰撞和越界情況

6)      精確的零件打印時(shí)間和樹(shù)脂消耗量估算器

7)      獨(dú)特的鏤空和穿孔工具

8)      遠(yuǎn)程管理和實(shí)時(shí)打印查看功能

9)      Nexa3D NexaX 2.0 軟件自動(dòng)化

△Nexa3DNexaX可以自動(dòng)進(jìn)行構(gòu)建準(zhǔn)備,，具有自動(dòng)支持放置等功能,。

NexaX 2.0軟件還與Ximplify™完全兼容，Ximplify™是Nexa3D的自動(dòng)化3D打印決策支持門戶,，它加速了設(shè)計(jì)師和制造商大規(guī)模采用增材制造的能力,。Ximplify在幾分鐘內(nèi)掃描由數(shù)千個(gè)零件組成的材料清單,，為增材制造選擇理想的候選人。它確定了3D打印可以匹配或超過(guò)其他工藝替代品的生產(chǎn)成本的突破點(diǎn),，并可以就何時(shí)適合與服務(wù)局合作以及何時(shí)適合在內(nèi)部進(jìn)行生產(chǎn)提出建議,。該軟件還包括與Nexa3D的大型和不斷增長(zhǎng)的材料組合的無(wú)縫集成，甚至可以為任何給定的零件提出材料替代建議,。

更快的打印

Nexa3Ds的光聚合過(guò)程非�,？欤�它基于LSPc技術(shù)（潤(rùn)滑劑子層光固化）,，大大加快了從一層到另一層的時(shí)間,。SLA打印機(jī)是 "倒置的"，這意味著它們是顛倒著打印的,，而且它們是靠桶底或桶膜來(lái)固化的,。在Nexa3D打印機(jī)中，光線通過(guò)通道和導(dǎo)光板向上投射,，以確保整個(gè)構(gòu)建區(qū)域的均勻性,。光線通過(guò)一個(gè)LED光罩，在那里得到精細(xì)的像素化,，以確保邊緣到邊緣零件的一致性和準(zhǔn)確性,。通常情況下，必須小心翼翼地將零件從大桶中剝離出來(lái),，這通常是一個(gè)緩慢而精細(xì)的操作,。LSPc技術(shù)利用了一種自潤(rùn)滑的柔性薄膜，它可以防止粘附在打印件和底層絲網(wǎng)上,，從而使打印速度大大加快,。為了確保工藝的一致性，還集成了一個(gè)熱管理系統(tǒng),，以克服高速打印產(chǎn)生的熱量積聚,。

△在2.5小時(shí)內(nèi)，用xCE黑色材料在一次構(gòu)建中打印了2050個(gè)滑輪,，這相當(dāng)于每分鐘生產(chǎn)13個(gè)零件,。

LSPc技術(shù)使生產(chǎn)周期時(shí)間和產(chǎn)量得到了極大的改善。由于輸出的速度完全基于構(gòu)建的垂直高度,，無(wú)論你打印多少個(gè)零件,，總的打印時(shí)間都是一樣的。在最高速度下,，該過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)每2.5分鐘一個(gè)垂直英寸。即使在這個(gè)速度下,，打印機(jī)也能達(dá)到注塑的質(zhì)量,，具有尖銳的角度,、光滑的表面和完美的圓孔�,？偟膩�(lái)說(shuō),，LSPc工藝使生產(chǎn)速度比同級(jí)別的其他3D打印機(jī)快6.5倍。

此外,，Nexa3D 400型號(hào)包括一個(gè)16照射頭的構(gòu)建量,，比其他基于SLA和DLP的技術(shù)高出2.5倍。這允許更大的部件,，或每次構(gòu)建更多的部件,，具有更高的吞吐量，并最終降低部件成本,，所有這些都具有更高的像素（76.5微米）和各向異性的打印,。

集成清洗和固化

對(duì)于優(yōu)化整個(gè)光聚合物打印過(guò)程來(lái)說(shuō)，同樣重要的是如何進(jìn)行后期處理,。由于Nexa3D打印工藝的精度和分辨率,，零件很少需要二次加工，如機(jī)械加工,。但零件會(huì)需要清洗和固化,，Nexa3D已經(jīng)開(kāi)發(fā)了集成站，可以有效地執(zhí)行這些任務(wù),，并能在同一底板平臺(tái)上完成這兩項(xiàng)工作,。

xWash是一個(gè)為Nexa3D打印機(jī)設(shè)計(jì)的清洗站，它使用為3D打印和可持續(xù)性而優(yōu)化的專有清洗劑,。要把一個(gè)零件從打印機(jī)移到清洗站,，你只需把帶有零件的底板滑出來(lái)，然后把它滑到清洗機(jī)里,，它就會(huì)被自動(dòng)處理,。洗滌器提供了一個(gè)完全可調(diào)的清洗周期，從預(yù)編程的清洗配方開(kāi)始,，使用戶能夠根據(jù)零件的幾何形狀和材料來(lái)優(yōu)化周期,。這有助于在幾分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種零件的高效和一致的清洗。為了最大限度地提高產(chǎn)量,，它可以同時(shí)容納兩個(gè)構(gòu)建板,。

△xWash提供了一個(gè)完全可調(diào)的清潔周期，并配有預(yù)編程的清潔配方,。

xCure的設(shè)計(jì)初衷是為了能夠批量生產(chǎn)性能良好的光聚合物部件,，同時(shí)還便于保證部件和打印機(jī)的一致性。它還配有規(guī)定的零件加工菜單,，采用相同的工藝控制,，以實(shí)現(xiàn)高尺寸精度和結(jié)構(gòu)完整性,，無(wú)論零件大小或復(fù)雜程度如何。與清洗機(jī)一樣,，該設(shè)備也是作為Nexa3D的400系列打印機(jī)的配套設(shè)備,，可同時(shí)固化三個(gè)構(gòu)建板，或?qū)⒘慵�放在半透明的架子��,，單�?dú)進(jìn)行固化,。

該固化站使用高功率LED，在雙波長(zhǎng)下運(yùn)行,，以及連續(xù)的紫外線和熱固化模式,。它按照全球工業(yè)結(jié)構(gòu)和安全標(biāo)準(zhǔn)建造，以三種固化模式運(yùn)行：僅紫外線,、僅加熱和紫外線+加熱,。

△xCure的設(shè)計(jì)是為了持續(xù)和快速地保證在生產(chǎn)數(shù)量上所需的光聚合物部件特性。

3D打印材料

一個(gè)成功的增材制造操作的另一個(gè)關(guān)鍵組成部分是識(shí)別和采購(gòu)符合物理性能要求和適合特定3D打印部件的可加工性標(biāo)準(zhǔn)的樹(shù)脂,。為此,，Nexa3D與世界領(lǐng)先的材料供應(yīng)商建立了合作關(guān)系，包括漢高,、巴斯夫,、科思創(chuàng)、贏創(chuàng)和阿科瑪,，以充分發(fā)揮高性能聚合物的潛力,，為更快、更經(jīng)濟(jì)的原型設(shè)計(jì)周期和持續(xù)滿足與功能原型相同標(biāo)準(zhǔn)的系列生產(chǎn)量身定制,。

△Nexa3D已經(jīng)與世界領(lǐng)先的材料供應(yīng)商建立了合作關(guān)系,，包括漢高、巴斯夫,、科維斯特羅,、贏創(chuàng)和阿科瑪，以開(kāi)發(fā)特定應(yīng)用的光聚合物樹(shù)脂,。

這些材料是為L(zhǎng)SPc工藝定制的,，以提供高速加工、耐用性和準(zhǔn)確性,。在目前的樹(shù)脂陣容中包括：

1)      xGPP半透明——適用于半透明,、剛性、多用途的高性能部件,。

2)      xGPP灰——具有出色的表面光潔度和真實(shí)的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié),，xGPP-Gray是豐富的模型紋理的理想選擇。

3)      xCE白和xCE黑——高性能聚合物，用于生產(chǎn)最終使用的塑料部件和注塑工具,。

4)      xABS黑——高性能,、高模量材料，具有優(yōu)良的彎曲和拉伸物理特性,，并具有相對(duì)較高的伸長(zhǎng)率。

5)      xFle——類似于TPU的材料,，是打印握把,、墊圈、密封件以及運(yùn)動(dòng)服和鞋類原型的理想材料,。

6)      xPeek——耐高溫材料,，HDT為230°C。xPeek非常適合用于工具和其他需要高耐熱性的應(yīng)用,。

至于挑選材料,，Nexa3D通過(guò)其Ximplify自動(dòng)3D打印決策支持門戶網(wǎng)站提供幫助。除了分析哪些零件最適合3D打印外,，Ximplify將推薦最佳的打印機(jī)和材料,，以最大限度地提高性能，并提供完整的零件成本和投資回報(bào)分析,。該應(yīng)用程序?qū)�為一個(gè)零件推薦材料,，考慮到功能要求和材料的可加工性。簡(jiǎn)單地說(shuō),，它能找到最快的方法來(lái)制造你需要的零件,。在每個(gè)環(huán)節(jié)結(jié)束后，Ximplify會(huì)自動(dòng)生成一份報(bào)告,，以支持整個(gè)決策和實(shí)施過(guò)程,。

熊友們想要了解更多關(guān)于Nexa3D打印機(jī)和軟件的信息可以訪問(wèn)Nexa3D的官方網(wǎng)站（https://nexa3d.com/?utm_source=g ... 00-20x-Productivity）。