法國Prodways：MOVINGLight技術(shù)和陶瓷3D打印技術(shù)詳解

法國Prodways

前世今生

法國Prodways曾經(jīng)是法國工業(yè)集團GroupeGorge旗下的子公司。2017年5月，Prodways通過IPO獨立，在巴黎證交所上市。Prodways上市后收購了AvenAo集團旗下的工業(yè)設(shè)備供應(yīng)商AvenAoIndustrie，以及醫(yī)療設(shè)備制造商Interson-Protac，經(jīng)過一系列的整合，不斷加強對產(chǎn)業(yè)鏈的掌控能力。

Prodways坐落在法國里爾(Lille)，是法國北部最大的城市,是一個充滿自信、生機勃勃的文化和商業(yè)中心。20世紀(jì)90年代，Allanic博士發(fā)明了UV光固化技術(shù)（UVphotopolymerization）并申請專利，在2008年，基于3D打印機的應(yīng)用上，他發(fā)明了移動數(shù)字光處理技術(shù)（MOVINGLight technology），并基于此推出了DLP系列3D打印機：L-series和V-series。

MOVINGLight DLP技術(shù)

高精度批量制造的3D打印技術(shù)

△移動數(shù)字化處理技術(shù)原理圖

MOVINGLight技術(shù)，是一種數(shù)字化處理（DLP）技術(shù)路線。365nm的UVLED可以使更廣范疇的高性能的樹脂感光，可以固化SLA用環(huán)氧樹脂（Epoxy）和DLP用丙烯酸酯樹脂（Acrylates）以及各類混合材料。這種技術(shù)可以制造兩大類材料：功能樹脂和陶瓷。

在陶瓷材料的應(yīng)用上，Prodways專注于功能陶瓷材料（Technical Ceramic）的制備。

目前光固化技術(shù)路線主要有SLA、DLP兩類，有的研發(fā)機構(gòu)對光固化技術(shù)進行了改造升級，比如將紫外激光束改造為光斑大小的面，提高了打印速度，然而會遇到一些限制因素，主要有兩個缺陷：

• 陶瓷類漿料（氧化鋯、氧化鋁、HA等）是樹脂和陶瓷類粉末的混合物，其在室溫下的高粘性，會導(dǎo)致整個材料的控制不均勻，燒結(jié)完之后很多成品達不到質(zhì)量要求。
• 在激光功率不可調(diào)的前提下，使用不同焦距的鏡頭來打印不同尺寸的物件，由于角度變化導(dǎo)致了能量分散，精度受到影響，平面尺寸越大，分辨率越低。
  
  

而Prodways研發(fā)的MOVINGLight技術(shù)彌補了這樣的缺陷。與其它DLP設(shè)備不同的是，法國Prodways使用了一種移動數(shù)字光處理器，通過45°反射鏡使得所有反射下來的UV光能夠垂直打在平面上，利用3*6cm的小方塊在平臺上垂直90度掃描。

每一個小方塊都實現(xiàn)了同等能量、同等波長、同等精度的打印，從而得到高速，高精度，更勻稱的產(chǎn)品。這樣的打印方式也實現(xiàn)了大尺寸的打印（500*500*500mm），層厚范圍25～150um。

MOVINGLight技術(shù)也是目前唯一一家能夠?qū)崿F(xiàn)批量化3D打印生產(chǎn)的技術(shù)，據(jù)南極熊了解，很多廠商都不具備這樣的生產(chǎn)能力。如果同時打印100個齒科模型，在抽檢過程中，MOVINGLight技術(shù)能夠在保證高速度打印的前提下確保每一個模型都達到生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和檢驗標(biāo)準(zhǔn)。

南極熊整理了Stratasys、3DSystems、Prodways三家設(shè)備型號的對比（下圖）。我們可以看到，Prodways的L7000D型號設(shè)備生產(chǎn)85副齒科模型僅用時3小時，相當(dāng)于5小時生產(chǎn)125副，遠(yuǎn)超前兩者的生產(chǎn)效率。

▲三種型號設(shè)備對比

打印完成后，需要對陶瓷材料進行后處理。Prodways能夠?qū)崿F(xiàn)陶瓷漿料高于50%的材料。如此高的陶瓷漿料流動性很低，打印難度相當(dāng)高，MOVINGLight技術(shù)則實現(xiàn)了高質(zhì)量的打印，并且收縮率能夠有效控制在21%以內(nèi)，成品陶瓷含量達到99%。據(jù)南極熊了解，大部分陶瓷3D打印企業(yè)的收縮率在30%左右。

在收縮率達到20%左右的前提下，致密度還能達到99%，這是非常不容易的。這需要對陶瓷胚料的含量控制、燒結(jié)的工藝和溫度控制都需要非常精確。

后處理流程圖

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如今醫(yī)用陶瓷打印件對孔隙率的要求是100——300um。比如骨細(xì)胞自身的體積是小于200um，因此需要留有符合規(guī)格的孔隙以及仿生的內(nèi)部結(jié)構(gòu)才能達到醫(yī)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。MOVINGLight技術(shù)制造的成品已經(jīng)完全符合要求，相關(guān)客戶目前已經(jīng)成功進行了骨骼支架等生物相容性材料的動物臨床實驗。

Prodways陶瓷打印件具有高密度高純度以及優(yōu)異的熱學(xué)-力學(xué)性能，這也就意味著一旦物件燒結(jié)處理完畢后，就可以直接投入使用。這對于航空航天、精密儀器領(lǐng)域是非常重要的。很多航空航天的零部件在高溫氣流通過后需要迅速降溫，大部分金屬材料都達不到要求，而陶瓷材料符合快速降溫的標(biāo)準(zhǔn)。

△Prodways陶瓷打印件

錦廷科技

培養(yǎng)復(fù)合型人才刻不容緩

在了解法國Prodways過程中，南極熊聯(lián)系到了Prodways的中國區(qū)戰(zhàn)略合作伙伴錦廷科技。錦廷將業(yè)務(wù)主要集中于新材料、新工藝、新產(chǎn)品的研發(fā)，設(shè)計領(lǐng)域主要包括三個方面：科研，醫(yī)療和航空航天，并且與各大高校進行產(chǎn)學(xué)研合作，比如生物陶瓷和PEEK材料的研發(fā)。

在醫(yī)療領(lǐng)域，3D建模技術(shù)、3D打印技術(shù)與醫(yī)學(xué)知識密不可分，而大多醫(yī)生不具備3D建模和工程能力，建模工程師又因缺乏醫(yī)學(xué)知識而無法篩選一手?jǐn)?shù)據(jù)，因此出現(xiàn)了3D建模與醫(yī)學(xué)知識的背離。

如今的設(shè)計師需要掌握的能力不再僅僅是會制作三維模型，數(shù)字化醫(yī)學(xué)需要具備將醫(yī)學(xué)與3D建模技術(shù)、工程學(xué)、力學(xué)、材料學(xué)相結(jié)合的理解能力，而目前國內(nèi)能夠?qū)?D建模技術(shù)成熟運用到到醫(yī)學(xué)、工業(yè)以及航空航天領(lǐng)域的復(fù)合型設(shè)計人才在我國是相對缺乏的。因此，培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)的醫(yī)工（Medical Engineer）設(shè)計人才已經(jīng)成為了當(dāng)務(wù)之急。

錦廷的理念就是培養(yǎng)這樣的復(fù)合型人才：能夠與醫(yī)生進行無障礙溝通，同時從設(shè)計、力學(xué)、手術(shù)方案、材料的選擇以及醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)等多角度綜合考慮解決方案。錦廷已經(jīng)慢慢體現(xiàn)出這樣的設(shè)計優(yōu)勢，這也是其競爭優(yōu)勢所在。

南極熊了解到，錦廷科技公司作為大陸地區(qū)Prodways、Apium經(jīng)銷商，將亮相于2018年TCT亞洲展N1-H86展位上，向關(guān)注3D打印行業(yè)的各行業(yè)人士，呈現(xiàn)全新PRODWAYS 3D打印機、Apium PEEK 3D打印機以及行業(yè)應(yīng)用案例。同時，錦廷科技推出由TCT與中國3D打印文化博物館共同提供的合作聯(lián)票（車輛安排接送）。屆時歡迎廣大熊友蒞臨N1-H86展位交流。