直播回看：全面解析摩方精密2μm超高精度的光固化3D打印系統(tǒng)S130

2021年4月14日，摩方精密聯(lián)合南極熊開展了一場線上研討會直播，主題為“2μm超高精度光固化3D打印系統(tǒng)及其應(yīng)用”，由摩方精密彭瑛博士主講，由摩方精密市場部邢羽翔主持。

目前，這場直播已經(jīng)可以回看，未來得及觀看直播的熊友請掃描下方二維碼觀看直播回放。

本文，南極熊通過圖文的形式來簡單回顧一下本場直播的主要內(nèi)容。

本場研討會直播主要圍繞摩方精密的2μm超高精度光固化3D打印系統(tǒng)S130開展，本次直播中摩方精密的研發(fā)工程師團(tuán)隊首次亮相，從各個維度來解析S130這款產(chǎn)品的技術(shù)原理及產(chǎn)品特點。

摩方精密高級機(jī)械工程師蔡俊林：S130超高精密3D打印系統(tǒng)由摩方公司自主開發(fā)，使用了大幅面跨尺度拼接打印，光源準(zhǔn)直勻光處理，實時監(jiān)控與自動對焦。沉浸式繃膜與氣泡刮刀打印等創(chuàng)新性技術(shù)。打印精度高達(dá)2μm，打印幅面最大50*50mm。同時，摩方還為S130配套開發(fā)了適合高精度低層厚的多種樹脂材料。包括高強(qiáng)度工程應(yīng)用樹脂、耐高溫工程樹脂、生物應(yīng)用樹脂等等。非常適合于各種微米級高精度復(fù)雜器件的快速成型。S130開發(fā)了亞微米級多軸運(yùn)動平臺，高精度運(yùn)動控制系統(tǒng)以及微米級的拼縫融合技術(shù)。有效的解決了高精度芯片物理尺寸限制與大幅面之間的固有矛盾。實現(xiàn)了宏微一體成型，既能保證最高2μm的打印精度，又能實現(xiàn)大尺寸結(jié)構(gòu)成型。摩方還為S130開發(fā)了獨特的自動對焦與實時圖像監(jiān)控技術(shù)，通過共焦光路設(shè)計，實時監(jiān)控投影圖片，及時反饋系統(tǒng)的打印進(jìn)度，保證圖像投影的清晰度。另外，自動對焦技術(shù)能夠縮短對焦時間，提高用戶的使用體驗。

超高精度的3D打印對環(huán)境振動的要求比較高，S130設(shè)備內(nèi)置氣浮光學(xué)平臺，打印區(qū)與電腦操作區(qū)采用人體工學(xué)設(shè)計分開操作，保證打印穩(wěn)定性的同時，也方便了用戶實機(jī)操作。另外摩方還開發(fā)了20ml的微量樹脂打印系統(tǒng)，尤其適合新材料開發(fā)、稀貴材料研究。

摩方精密高級光學(xué)工程師許嘉文：在S130的光路設(shè)計中光源為窄帶led紫光，壽命長達(dá)3萬小時，光源經(jīng)過準(zhǔn)直勻化處理，均勻性在百分之九十五以上，輻照在作為圖像控制的DMD上，單次投影為200萬像素。再通過拼接工藝完成全幅面的打印，發(fā)光能量可在0-255灰度范圍內(nèi)靈活調(diào)節(jié)，可以滿足不同打印工藝的需求。發(fā)光圖像通過定制化設(shè)計加工的投影鏡頭，分辨率高達(dá)2μm，同時鏡頭畸變控制在萬分之二以內(nèi)，實現(xiàn)模型的高保真復(fù)現(xiàn)和超高精度打印。

摩方精密高級工藝工程師張麗：S130采用面投影曝光成型技術(shù)，與采用激光逐點掃描的雙光子聚合技術(shù)相比，打印速度提高15倍以上，設(shè)備通過相機(jī)實時監(jiān)控，確保液態(tài)樹脂焦深范圍內(nèi)固化成型，保證了加工的穩(wěn)定性。同時，采用了束縛式繃膜系統(tǒng)，笑出了自流平時表面張力的影響，從而可以實現(xiàn)5μm甚至是更低的打印層厚。不僅可以確保Z軸成型方向上的精度控制，也為復(fù)雜三維微納結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)提供了更大的可能。摩方標(biāo)配了自主研發(fā)的液態(tài)光敏樹脂，具有對比度和靈敏度高的特點，保證了樣件的橫向加工分辨率，從而可以實現(xiàn)±10μm的公差要求。此外，摩方的運(yùn)動控制軟件和打印參數(shù)具有開放性，研究者可以根據(jù)自己的設(shè)計特點，材料屬性和應(yīng)用需求等靈活設(shè)計相關(guān)的打印工藝參數(shù)。進(jìn)而可高效快速的加工出復(fù)雜的三維微納結(jié)構(gòu)。光敏樹脂也具有開放性，研究者可以使用自行開發(fā)的光敏材料，實現(xiàn)特定的需求和應(yīng)用。

摩方精密售后服務(wù)部經(jīng)理封波：摩方的設(shè)備符合歐盟工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備經(jīng)過長達(dá)三個月的海運(yùn)，運(yùn)行依舊穩(wěn)定。此外設(shè)備高度集成化、一體化、場地占用小、維護(hù)方便。摩方擁有亞太、北美、歐洲等辦事處，為全球客戶提供工藝、材料、性能等咨詢服務(wù)。

摩方精密高級應(yīng)用工程師彭瑛博士：S130是目前全球精度最高的光固化3D打印設(shè)備之一，被廣泛應(yīng)用于精密加工、微納制造、新材料研發(fā)、生物醫(yī)療、微型器件小批量生產(chǎn)等領(lǐng)域。至今已經(jīng)有全球25個國家的500多位客戶采用摩方精密微尺度3D打印技術(shù)。在精密連接器、醫(yī)療器械、消費(fèi)電子、通訊、組織支架、過濾膜等領(lǐng)域的全球知名企業(yè)與摩方展開合作。此外，許多國內(nèi)外的高校和研究機(jī)構(gòu)也紛紛采用S130在微納力學(xué)、超材料、仿生學(xué)、微流控以及生物醫(yī)療等領(lǐng)域展開研究，成果刊登在國際知名的學(xué)術(shù)期刊上。

隨后，彭瑛博士進(jìn)一步詳細(xì)的介紹了摩方2μm超高精度光固化3D打印系統(tǒng)及其應(yīng)用。目前摩方精密有三個系列的設(shè)備，分別是130系列（2μm精度），140/240系列（10μm精度），150系列（25μm精度）。

摩方的客戶覆蓋了精密零部件領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域、消費(fèi)電子領(lǐng)域、科研領(lǐng)域。

nanoArch S130是一臺2μm超高精度光固化3D打印系統(tǒng)，打印層厚為5-10μm，±10μm加工公差控制能力，50*50mm打印幅面。配備了多次曝光拼接打印技術(shù)、沉浸式繃膜打印技術(shù)、氣泡消除刮刀。此外，這款設(shè)備材料開源、參數(shù)可調(diào)、應(yīng)用領(lǐng)域廣。

S130使用了405nm的UV-LED光源，壽命長達(dá)3萬小時。有三種打印模式，打印文件格式為STL。

技術(shù)原理方面同樣是基于摩方精密的PμSL（面投影微立體光刻）技術(shù)，下圖中給出了S130的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖，包含了光刻系統(tǒng)、材料成型系統(tǒng)、運(yùn)動控制系統(tǒng)。

彭博士展示了S130設(shè)備打印的一個標(biāo)準(zhǔn)件，展示了立柱結(jié)構(gòu)、圓錐結(jié)構(gòu)、薄壁結(jié)構(gòu)、豎直通孔結(jié)構(gòu)，水平通孔結(jié)構(gòu)的。

△類巴基球結(jié)構(gòu)、微點陣、微型彈簧陣列的打印樣件

△S130打印的鳥巢結(jié)構(gòu)，整體尺寸非常小，與火柴頭的對比

△S130打印的人字齒輪樣件，三層結(jié)構(gòu)組成，最小間隙20μm

△S130打印的微流控芯片，最小管道直徑18μm

△S130打印的多孔過濾膜

△S130打印的微型車輛

△S130打印的麥芒結(jié)構(gòu)，尖端直徑8μm，整體長度8mm

△S130打印的微器件

目前，來自全球25個國家的502個客戶采用了摩方精密的技術(shù)，以上就是本次直播的主要內(nèi)容，更詳細(xì)生動的內(nèi)容請觀看直播回放。