全聚合技术在树脂3D打印中的应用前景

当两个软件工程师，一个来自苹果，另一个来自谷歌，开发一个3D打印平台时会发生什么?

一些非常有趣的事情:1)他们首先关注的是软件，以及如何操作它来控制打印机。2)当有必要制造自己的硬件时，他们开发了一种树脂3D打印机，使移动部件最小化，并为打印床内的条件提供更多的软件驱动控制。3)他们将材料视为3D打印的瓶颈和机遇，并与世界上最大的化学公司合作，创造新的光聚合物。4)它们最终改变了树脂3D打印的本质。

这就是《起源》的故事。总部设在旧金山,公司只有5岁,但在那个时候已经磨练其印刷技术以及其使命:成为一个可靠的3 d打印平台可重复的生产规模,并改变用户考虑聚合物3 d打印。

其中加法制造

Origin的创始人克里斯·普鲁查(Chris Prucha)和乔尔·昂(Joel Ong)就是前面提到的由软件工程师转行开发3D打印机的人。该公司最初的想法是使用市场上已有的开源3D打印机提供零部件。但是，一项具有挑战性的生产工作(为足球运动员马肖恩·林奇(Marshawn Lynch)支持的运动鞋制造RFID服装标签)导致了这些第三方打印机的重大调整，人们希望在这些开放平台允许的情况下更深入地操作这些机器。这种愿望加上信心的短暂飞跃，导致了从3D打印机用户向3D打印机制造者的转变。

怀着软件驱动增材制造的想法，Origin开发了自己的3D打印机，它尽可能由计算机控制，只使用有限的移动部件，利用了该公司称为可编程光聚合(P^3.)．这款打印机使用的不是逐点固化的激光，而是可以一次性固化整层的4K数码投影仪。机器的“主干”是一个伺服电机，它控制着精确控制打印平台的手臂的运动，监测树脂的粘性力的整个时间。内置红外摄像机和额外的传感器帮助用户密切关注建造室内正在发生的事情。

但是这是最后一点 - 建立室内的发生是什么，即原产地的光聚合平台开始看起来与其他树脂3D打印机不同的地方。与固化过程的一部分一样，类似机器通常使用氧气使用氧气。Prucha说，这将材料选择为丙烯酸酯化学物质，这倾向于短的聚合物链和因此脆性。对比度的原产地的3D打印机不依赖于氧气的使用，从而打开新的材料可能性。

但那并非全部。除了改变基于树脂的3D打印机制之一之外，Origin还打开了更可控的参数。有更多的旋钮打开这台打印机，以便说话。一个是曝光时间，树脂层的时间长度暴露于光投影仪的固化效果。作为史蒂夫克兰兹，高级科学家解释说，由于3D打印的3D打印的精度指标，这一直是将像素专注于像素的倾向，但像素是固定的测量。原产地发现曝光时间实际上对尺寸精度具有更大的影响;暴露时间太短，图层太小，但太长，它会变形超出其所需的尺寸。Origin的平台允许用户不仅可以将曝光时间控制到百分之一秒，而且如果需要，可以通过图层更改其层。

温度也是可调的，可以在三个层面进行控制:建造室(加热到60°C)，材料储层，以及化学反应发生的界面。目前，温度、大气和湿度都通过传感器进行监测，以实现手动控制，希望很快就能通过软件进行动态调整。

通过控制实现物质自由

所有这些都增加到“像化学反应堆一样工作的3D打印机”，因为Prucha放置了它，这是一个关于打印机制造商如何接近材料的线索。Origin与世界上一些最大的反应化学公司合作 - 巴斯夫，帝斯曼和汉高，为少数人的名称 - 不是为了创建锁定，专有的材料或调整现有的，而是开发新的光聚合物优化用于3D打印。合作伙伴使用原产地打印机开发和拨入材料属性，然后在必要时将树脂内部测试为精细化美学，打印时间和颜料（可能会影响分辨率和固化深度）。然后可以由材料合作伙伴分批生产最终材料。

“光聚合物很贵，它们很脆，它们会收缩，但如果你能控制系统中的化学成分，你就能控制它的性能。”

“现有的塑料不是因为上午而设计。”Prucha说。“光聚合物很贵，它们很脆，它们会收缩，但如果你能控制系统中的化学成分，你就能控制它的性能。”以及在追求新的和更好的材料中使用这种控制的能力是其中一个主要承诺起源正在制作．

最近推出的材料提供了如何发挥作用的说明。在Formnext 2019，起源和汉高联合介绍Loctite 3955，一种新的光聚合物用火，烟雾和毒性（FST）抵抗力。虽然大多数光聚合物树脂在室温下是液体，但该材料是固体;为了用Loctite 3955打印，必须首先将固体股票带到其熔点。Henkel的FST Photopo聚合物不限于Origin的平台，但原产地的打印机可以使用这种材料，因为它可以在3D打印过程中实现，监控和维护必要的温度。

材料自由也不局限于材料供应商。虽然Origin最初计划生产两条不同的打印机生产线，一条用于材料开发，另一条用于生产，但考虑到客户可能希望在试验供应商合作伙伴可能需要的材料时拥有同样的灵活性，该公司后来对其产品进行了精简。Origin One支持这两种应用程序。

对100%的聚合

通过Origin的P^3.流程使公司可以更重复地制造零件，与材料供应商更紧密地合作，并为其平台引入新的打印型材。但在每个部分的表面下都有一些其他的事情在发生。

目前，大多数用树脂3D打印机制造的零件需要打印后固化来完全设置它们的材料属性。根据系统和材料的不同，固化可以在UV或LED光固化系统中进行，也可以在烤箱中进行。当它离开打印机时，一部分可能只有50%或60%的聚合，这意味着在清洗和固化步骤中有翘曲和变形的机会。还有一种危险是，治疗方法不能完全聚合材料;如果暴露在阳光下或使用其他紫外线光源，该部分将继续固化，并可能在其生命周期的后期开裂。

目标是达到根本不需要治愈后的点。公司表示，它已经在打印过程中实现了大约99％的聚合。

Origin的目标是达到完全不需要后固化的程度，因为在打印过程中，树脂已经在打印机内部完全聚合。这个目标已经很接近了;该公司表示，他们已经在Origin One的指纹上实现了约99%的聚合。“我们现在做的UV后固化实际上只是表面处理，”Prucha说。

如果实现了这个目标，它将意味着不仅仅是从添加剂制造过程中移除一块设备和一步。打印将与可用部分更接近，更快。但是，打印机内实现的聚合提供了更基本的优势：制造过程中有较少的步骤，可以保证零件的质量越安全。在缩放的3D打印塑料中需要这种可靠性，并且将意味着对这种方式进行的部件验证的速度更快。