本帖最后由 太極熊 于 2015-4-2 10:40 編輯
1停頓與重啟：SLA技術(shù)的缺陷
![]() 2015年3月20日，美國北卡羅來納大學(xué)的幾名研究人員在世界權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志發(fā)表文章,，闡述了一種改進(jìn)的3D打印技術(shù)——CLIP技術(shù)，并被選為雜志封面,。CLIP技術(shù)的速度提高到傳統(tǒng)3D打印技術(shù)的數(shù)十倍乃至100倍,；還未公開的十倍速3D打印技術(shù)成為了浮云。
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2015-4-2 10:25 上傳
百倍速3D打印技術(shù)登上《科學(xué)》期刊封面
●停頓與重啟：SLA技術(shù)的缺陷
CLIP技術(shù),，我們稱之為連續(xù)液體界面生產(chǎn)技術(shù)（Continuous Liquid Interface Production）,。它與Formlabs Form 1+ 3D打印機的SLA技術(shù)有相似之處，都是采用紫外線照射光敏樹脂,，使液體的樹脂聚合為固體,，從而打印成型,。那么遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出SLA技術(shù)的打印速度,，CLIP施展了什么神奇的魔法呢？
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CLIP 3D打印技術(shù)快速的秘密何在,？（動圖加快了播放,，真實速度參考圖中時間） 圖源nerdist.com
我們先對SLA技術(shù)的成型過程有一個簡單的概念。SLA 3D打印機的樹脂池底部有一個透光的窗口,，通常是玻璃材質(zhì),。打印平臺下降貼近窗口，中間的縫隙充滿液態(tài)的樹脂,。紫外線透過玻璃照射樹脂,，使很薄的一層樹脂快速聚合成為固體。
事實上聚合的速度是很快的,，并且隨著紫外線強度的增加,，聚合的速度還能繼續(xù)加快。不過可惜的是,，過快的聚合速度并沒有什么好處,，會使得固化了的樹脂粘在玻璃窗口上，將打印平臺與下面的玻璃窗口粘合,，導(dǎo)致打印失敗,。
SLA技術(shù)規(guī)避的辦法是，降低聚合樹脂的速度,，在樹脂完全固化之前停止照射并下降樹脂池,，使液體樹脂重新充滿縫隙,，打印平臺上升一點，重復(fù)這個過程,。
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這個停頓和重啟的過程在打印中不斷重復(fù) 圖源gigaom.com
打印中存在停頓,，影響打印速度的是這個機械運動的過程，而不是樹脂材料聚合的速度,。并且如果切片更細(xì),，那么分層更多，打印時間更是大大延長,。
2連續(xù)打�,。焊弑端俚拿孛�
●連續(xù)打印：高倍速的秘密
連續(xù)液體界面生產(chǎn)技術(shù)CLIP大大加速的秘密,，就在于它的打印過程是連續(xù)的,，沒有停頓。這里我們要知道一個前提,，不管是SLA還是CLIP的聚合過程,，氧氣都是阻聚物，在紫外線照射樹脂時阻止分子產(chǎn)生聚合,。這也是為什么打印平臺要浸入樹脂液體,，在無氧的環(huán)境中打印的原因。
而CLIP恰好利用了氧氣阻聚物的效果,，來避免固化的樹脂與底部透明窗口粘連,。底部的玻璃窗口被替換為可以透過氧氣和光的聚四氟乙烯材料——我們常用的不粘鍋內(nèi)涂層就是聚四氟乙烯——氧氣通過窗口與樹脂底部液面接觸，形成了極薄的一層不能被紫外線固化的區(qū)域,，叫做“死區(qū)”（Dead Zone）,。
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2015-4-2 10:25 上傳
不粘鍋涂層常用聚四氟乙烯材料 圖源blog.sina.com.cn
而紫外線仍然可以透射通過死區(qū)，在上方繼續(xù)產(chǎn)生聚合作用,。這樣一來,，避免了固化的樹脂與底部窗口粘連；紫外線可以連續(xù)照射樹脂,，而打印平臺也是連續(xù)上升的,，大大加快了打印速度。
需要說明的是,，不粘鍋和CLIP技術(shù)的聚四氟乙烯雖然都起到避免粘連的效果,，但是原理卻不同。不粘鍋依靠聚四氟乙烯的耐高溫和摩擦系數(shù)低的特點,，而CLIP技術(shù)則利用了它能通過氣體分子但不能通過液體分子的特點,。
那么CLIP與傳統(tǒng)的SLA、SLS等3D打印技術(shù)相比,，有多大的提升呢,？第三方測試機構(gòu)給出了準(zhǔn)確的數(shù)字：25倍到100倍,。過去需要十幾個小時來3D打印的物體，CLIP只需要幾分鐘就可以打印出來,。
3切片無關(guān)：打破速度與精度悖論
●切片無關(guān)：打破速度與精度悖論 由于是連續(xù)的照射過程,，因此3D打印的速度不再受到切片層數(shù)量的影響，而是僅僅取決于紫外線照射時的聚合速度以及聚合的粘性,。而切片層厚決定了打印成品的表面精度,，由此打破了3D打印技術(shù)精度與速度不能同時提高的悖論。
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2015-4-2 10:25 上傳
100微米層厚的表面細(xì)節(jié) 圖源sciencemag.org 研究者通過實驗,，在1微米也就是千分之一毫米的切片精度下,，打印出了肉眼難以辨識的光滑表面。這讓我們感到非常振奮,。目前,，幾位研究員已經(jīng)為CLIP技術(shù)申請了專利并獲得許可，專利號為WO 2014/126837 A2,。
在目前的實驗和展示中,，CLIP技術(shù)原型3D打印機可以打印小至50微米、大至25厘米的物體,。我們認(rèn)為CLIP技術(shù),，在桌面3D打印領(lǐng)域的優(yōu)勢，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前的FDM技術(shù)和SLA技術(shù),。而在商業(yè)3D打印應(yīng)用領(lǐng)域,，CLIP技術(shù)的前景不可限量。
那么在商業(yè)3D打印領(lǐng)域， 惠普在2014年宣布“10倍速”的3D打印技術(shù)Multi Jet Fusion研發(fā)成功,。它和同樣尚未在商業(yè)中應(yīng)用的CLIP技術(shù)相比,，誰的速度更快呢？
●惠普3D打印技術(shù) 面臨新挑戰(zhàn)
提到更高速的3D打印技術(shù),，我們就必須提到惠普的Multi Jet Fusion技術(shù),。惠普在2014年末宣布這項技術(shù)研發(fā)成功,，并展示原型3D打印機的時候,，還沒有CLIP的任何消息。
惠普Multi Jet Fusion的顛覆之處就在于,，基于惠普現(xiàn)有的熱噴墨技術(shù),，將噴頭做成孔徑細(xì)小、密度極高的陣列,，噴頭的一次單程運動就可以完成一層噴射材料的覆蓋,。
與之相近的,，是Stratasys的PolyJet技術(shù)，同樣是用一組噴頭模組來噴射,。只不過PolyJet的優(yōu)勢不在于速度,，而是在于多種材料的混合噴射。
Multi Jet Fusion的噴頭陣列就是大大提高速度的秘密,。并且,，“10倍速”這個數(shù)據(jù)在惠普實驗室中通過與SLS和FDM技術(shù)的測試對比，已經(jīng)被驗證,。那么25-100倍速的CLIP,，是不是遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于惠普的Multi Jet Fusion技術(shù)呢？我們看這個表格,。
3D打印技術(shù)速度對比
| CLIP
| | PolyJet
| SLS
| 單色
| 全彩
| 全彩
| 單色
| 連續(xù)液體
| 液滴
| 液滴
| 粉末
| 500mm/h
| ?
| 20mm/h
| |
從我們現(xiàn)有的數(shù)據(jù),，可以看到CLIP的實驗數(shù)據(jù)每小時500mm高度的成型速度，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于PolyJet技術(shù)和SLS技術(shù)的,�,；萜誐ulti Jet Fusion的速度，仍然沒有數(shù)據(jù)可查,。我們認(rèn)為CLIP相比惠普Multi Jet Fusion還是有速度優(yōu)勢的,，不過達(dá)不到10倍于惠普Multi Jet Fusion的程度。
惠普對Multi Jet Fusion技術(shù)的定位是一個高效率,、低成本的商業(yè)化技術(shù),。惠普在Multi Jet Fusion技術(shù)白皮書中闡述,，這一技術(shù)實現(xiàn)了“以更低成本的3D打印系統(tǒng),，媲美價格高昂設(shè)備的打印速度和質(zhì)量”的效果。
而CLIP則是一個不論在桌面應(yīng)用還是在商業(yè)應(yīng)用上,，都可以實現(xiàn)高效率,、高精度、低成本應(yīng)用的技術(shù),。SLS技術(shù)的應(yīng)用成本高,，主要面向航空航天、汽車制造,、模具制造的領(lǐng)域,；PolyJet成型速度較慢；所以在細(xì)分化的市場上,，惠普面臨來自CLIP技術(shù)的新挑戰(zhàn),。
我們試看頻出的新技術(shù)，會將3D打印應(yīng)用的市場引向何方,。
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