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法国Prodways:MOVINGLight技术和陶瓷3D打印技术详解

发布:2018-3-1 10:15:54  来源: 南极熊3D打印网 [字体: ]

   法国Prodways曾经是法国工业集团GroupeGorge旗下的子公司。2017年5月,Prodways通过IPO独立,在巴黎证交所上市。Prodways上市后收购了AvenAo集团旗下的工业设备供应商AvenAoIndustrie,以及医疗设备制造商Interson-Protac,经过一系列的整合,不断加强对产业链的掌控能力。

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     Prodways坐落在法国里尔(Lille),是法国北部最大的城市,是一个充满自信、生机勃勃的文化和商业中心。20世纪90年代,Allanic博士发明了UV光固化技术(UVphotopolymerization)并申请专利,在2008年,基于3D打印机的应用上,他发明了移动数字光处理技术(MOVINGLighttechnology),并基于此推出了DLP系列3D打印机:L-series和V-series。    

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    MOVINGLightDLP技术

    高精度批量制造的3D打印技术    

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    △移动数字化处理技术原理图

     MOVINGLight技术,是一种数字化处理(DLP)技术路线。365nm的UVLED可以使更广范畴的高性能的树脂感光,可以固化SLA用环氧树脂(Epoxy)和DLP用丙烯酸酯树脂(Acrylates)以及各类混合材料。这种技术可以制造两大类材料:功能树脂和陶瓷。    

     在陶瓷材料的应用上,Prodways专注于功能陶瓷材料(TechnicalCeramic)的制备。    

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     目前光固化技术路线主要有SLA、DLP两类,有的研发机构对光固化技术进行了改造升级,比如将紫外激光束改造为光斑大小的面,提高了打印速度,然而会遇到一些限制因素,主要有两个缺陷:    

  陶瓷类浆料(氧化锆、氧化铝、HA等)是树脂和陶瓷类粉末的混合物,其在室温下的高粘性,会导致整个材料的控制不均匀,烧结完之后很多成品达不到质量要求。
在激光功率不可调的前提下,使用不同焦距的镜头来打印不同尺寸的物件,由于角度变化导致了能量分散,精度受到影响,平面尺寸越大,分辨率越低。    

     而Prodways研发的MOVINGLight技术弥补了这样的缺陷。与其它DLP设备不同的是,法国Prodways使用了一种移动数字光处理器,通过45°反射镜使得所有反射下来的UV光能够垂直打在平面上,利用3*6cm的小方块在平台上垂直90度扫描。    

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     每一个小方块都实现了同等能量、同等波长、同等精度的打印,从而得到高速,高精度,更匀称的产品。这样的打印方式也实现了大尺寸的打印(500*500*500mm),层厚范围25~150um。    

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     MOVINGLight技术也是目前唯一一家能够实现批量化3D打印生产的技术,据南极熊了解,很多厂商都不具备这样的生产能力。如果同时打印100个齿科模型,在抽检过程中,MOVINGLight技术能够在保证高速度打印的前提下确保每一个模型都达到生产标准和检验标准。    

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     对比Stratasys、3DSystems、Prodways三家设备型号(下图)。我们可以看到,Prodways的L7000D型号设备生产85副齿科模型仅用时3小时,相当于5小时生产125副,远超前两者的生产效率。    

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▲三种型号设备对比    

     打印完成后,需要对陶瓷材料进行后处理。Prodways能够实现陶瓷浆料高于50%的材料。如此高的陶瓷浆料流动性很低,打印难度相当高,MOVINGLight技术则实现了高质量的打印,并且收缩率能够有效控制在21%以内,成品陶瓷含量达到99%。据南极熊了解,大部分陶瓷3D打印企业的收缩率在30%左右。    

     在收缩率达到20%左右的前提下,致密度还能达到99%,这是非常不容易的。这需要对陶瓷胚料的含量控制、烧结的工艺和温度控制都需要非常精确。    

  后处理流程图

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     如今医用陶瓷打印件对孔隙率的要求是100——300um。比如骨细胞自身的体积是小于200um,因此需要留有符合规格的孔隙以及仿生的内部结构才能达到医学标准。MOVINGLight技术制造的成品已经完全符合要求,相关客户目前已经成功进行了骨骼支架等生物相容性材料的动物临床实验。    

     Prodways陶瓷打印件具有高密度高纯度以及优异的热学-力学性能,这也就意味着一旦物件烧结处理完毕后,就可以直接投入使用。这对于航空航天、精密仪器领域是非常重要的。很多航空航天的零部件在高温气流通过后需要迅速降温,大部分金属材料都达不到要求,而陶瓷材料符合快速降温的标准。    

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△Prodways陶瓷打印件    

  锦廷科技

     培养复合型人才刻不容缓    

     在了解法国Prodways过程中,南极熊联系到了Prodways的中国区战略合作伙伴锦廷科技。锦廷将业务主要集中于新材料、新工艺、新产品的研发,设计领域主要包括三个方面:科研,医疗和航空航天,并且与各大高校进行产学研合作,比如生物陶瓷和PEEK材料的研发。   

     在医疗领域,3D建模技术、3D打印技术与医学知识密不可分,而大多医生不具备3D建模和工程能力,建模工程师又因缺乏医学知识而无法筛选一手数据,因此出现了3D建模与医学知识的背离。    

    如今的设计师需要掌握的能力不再仅仅是会制作三维模型,数字化医学需要具备将医学与3D建模技术、工程学、力学、材料学相结合的理解能力,而目前国内能够将3D建模技术成熟运用到到医学、工业以及航空航天领域的复合型设计人才在我国是相对缺乏的。因此,培养优质的医工(MedicalEngineer)设计人才已经成为了当务之急。    

    锦廷的理念就是培养这样的复合型人才:能够与医生进行无障碍沟通,同时从设计、力学、手术方案、材料的选择以及医疗标准等多角度综合考虑解决方案。锦廷已经慢慢体现出这样的设计优势,这也是其竞争优势所在。

 

 

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