直播回看:全面解析摩方精密2μm超高精度的光固化3D打印系统S130

3D打印直播
2021
04/15
11:55
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2021年4月14日,摩方精密联合南极熊开展了一场线上研讨会直播,主题为“2μm超高精度光固化3D打印系统及其应用”,由摩方精密彭瑛博士主讲,由摩方精密市场部邢羽翔主持。

目前,这场直播已经可以回看,未来得及观看直播的熊友请扫描下方二维码观看直播回放。
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本文,南极熊通过图文的形式来简单回顾一下本场直播的主要内容。

本场研讨会直播主要围绕摩方精密的2μm超高精度光固化3D打印系统S130开展,本次直播中摩方精密的研发工程师团队首次亮相,从各个维度来解析S130这款产品的技术原理及产品特点。
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摩方精密高级机械工程师蔡俊林:S130超高精密3D打印系统由摩方公司自主开发,使用了大幅面跨尺度拼接打印,光源准直匀光处理,实时监控与自动对焦。沉浸式绷膜与气泡刮刀打印等创新性技术。打印精度高达2μm,打印幅面最大50*50mm。同时,摩方还为S130配套开发了适合高精度低层厚的多种树脂材料。包括高强度工程应用树脂、耐高温工程树脂、生物应用树脂等等。非常适合于各种微米级高精度复杂器件的快速成型。S130开发了亚微米级多轴运动平台,高精度运动控制系统以及微米级的拼缝融合技术。有效的解决了高精度芯片物理尺寸限制与大幅面之间的固有矛盾。实现了宏微一体成型,既能保证最高2μm的打印精度,又能实现大尺寸结构成型。摩方还为S130开发了独特的自动对焦与实时图像监控技术,通过共焦光路设计,实时监控投影图片,及时反馈系统的打印进度,保证图像投影的清晰度。另外,自动对焦技术能够缩短对焦时间,提高用户的使用体验。

超高精度的3D打印对环境振动的要求比较高,S130设备内置气浮光学平台,打印区与电脑操作区采用人体工学设计分开操作,保证打印稳定性的同时,也方便了用户实机操作。另外摩方还开发了20ml的微量树脂打印系统,尤其适合新材料开发、稀贵材料研究。

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摩方精密高级光学工程师许嘉文:在S130的光路设计中光源为窄带led紫光,寿命长达3万小时,光源经过准直匀化处理,均匀性在百分之九十五以上,辐照在作为图像控制的DMD上,单次投影为200万像素。再通过拼接工艺完成全幅面的打印,发光能量可在0-255灰度范围内灵活调节,可以满足不同打印工艺的需求。发光图像通过定制化设计加工的投影镜头,分辨率高达2μm,同时镜头畸变控制在万分之二以内,实现模型的高保真复现和超高精度打印。

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摩方精密高级工艺工程师张丽:S130采用面投影曝光成型技术,与采用激光逐点扫描的双光子聚合技术相比,打印速度提高15倍以上,设备通过相机实时监控,确保液态树脂焦深范围内固化成型,保证了加工的稳定性。同时,采用了束缚式绷膜系统,笑出了自流平时表面张力的影响,从而可以实现5μm甚至是更低的打印层厚。不仅可以确保Z轴成型方向上的精度控制,也为复杂三维微纳结构的实现提供了更大的可能。摩方标配了自主研发的液态光敏树脂,具有对比度和灵敏度高的特点,保证了样件的横向加工分辨率,从而可以实现±10μm的公差要求。此外,摩方的运动控制软件和打印参数具有开放性,研究者可以根据自己的设计特点,材料属性和应用需求等灵活设计相关的打印工艺参数。进而可高效快速的加工出复杂的三维微纳结构。光敏树脂也具有开放性,研究者可以使用自行开发的光敏材料,实现特定的需求和应用。

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摩方精密售后服务部经理封波:摩方的设备符合欧盟工业级标准,设备经过长达三个月的海运,运行依旧稳定。此外设备高度集成化、一体化、场地占用小、维护方便。摩方拥有亚太、北美、欧洲等办事处,为全球客户提供工艺、材料、性能等咨询服务。

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摩方精密高级应用工程师彭瑛博士:S130是目前全球精度最高的光固化3D打印设备之一,被广泛应用于精密加工、微纳制造、新材料研发、生物医疗、微型器件小批量生产等领域。至今已经有全球25个国家的500多位客户采用摩方精密微尺度3D打印技术。在精密连接器、医疗器械、消费电子、通讯、组织支架、过滤膜等领域的全球知名企业与摩方展开合作。此外,许多国内外的高校和研究机构也纷纷采用S130在微纳力学、超材料、仿生学、微流控以及生物医疗等领域展开研究,成果刊登在国际知名的学术期刊上。

随后,彭瑛博士进一步详细的介绍了摩方2μm超高精度光固化3D打印系统及其应用。目前摩方精密有三个系列的设备,分别是130系列(2μm精度),140/240系列(10μm精度),150系列(25μm精度)。

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摩方的客户覆盖了精密零部件领域、医疗领域、消费电子领域、科研领域。
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nanoArch S130是一台2μm超高精度光固化3D打印系统,打印层厚为5-10μm,±10μm加工公差控制能力,50*50mm打印幅面。配备了多次曝光拼接打印技术、沉浸式绷膜打印技术、气泡消除刮刀。此外,这款设备材料开源、参数可调、应用领域广。
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S130使用了405nm的UV-LED光源,寿命长达3万小时。有三种打印模式,打印文件格式为STL。

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技术原理方面同样是基于摩方精密的PμSL(面投影微立体光刻)技术,下图中给出了S130的设备结构示意图,包含了光刻系统、材料成型系统、运动控制系统。
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彭博士展示了S130设备打印的一个标准件,展示了立柱结构、圆锥结构、薄壁结构、竖直通孔结构,水平通孔结构的。
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△类巴基球结构、微点阵、微型弹簧阵列的打印样件

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△S130打印的鸟巢结构,整体尺寸非常小,与火柴头的对比

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△S130打印的人字齿轮样件,三层结构组成,最小间隙20μm

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△S130打印的微流控芯片,最小管道直径18μm

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△S130打印的多孔过滤膜

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△S130打印的微型车辆

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△S130打印的麦芒结构,尖端直径8μm,整体长度8mm

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△S130打印的微器件

目前,来自全球25个国家的502个客户采用了摩方精密的技术,以上就是本次直播的主要内容,更详细生动的内容请观看直播回放。

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