3D印刷微型,超薄部件用于大量影响

毫米大小的3D打印产品

波士顿微型制造公司的机器使用了麻省理工学院教授Nicholas Fang共同开发的技术,打印出毫米大小的产品,细节在微米尺度。资料来源:BMF技术公司

Nicholas Fang教授的创业公司Boston Micro Fabrication使用一种新颖的光聚焦方法来制造超精密打印机。

不管是电脑芯片、智能手机组件还是相机部件,许多产品的硬件都在不断变小。这一趋势正在推动企业想出新方法来制造为我们的世界提供动力的部件。

进入波士顿微制造(BMF)。该公司共同创立麻省理工学院尼古拉斯教授于2016年,提高了3D印刷的分辨率和精度。今天,BMF通过提供用于制造电子,医疗设备,微流体芯片等新型打印机,帮助客户在比赛中朝向更小的零件。

该公司的机器使用了方舟子与他合作开发的一种技术,可以打印出毫米大小的产品,细节达到微米级——这些东西你可以用肉眼看到,但其细节可能需要你眯着眼才能辨认出来。

该公司表示,打印机使创建具有微小,复杂的几何形状和全新功能的新零件。

“你可以打印你无法塑造的东西,”BMF首席执行官约翰卡瓦罗拉说。“这是很多人思考添加剂制造的原因,因为它们不会受到模塑的限制。它给了公司新的设计自由。“

微型技术造成巨大影响

芳一直在研究光线和微制造的特性超过20年。在那些年的最后10年,他是麻省理工学院的教师。

他的大部分工作是在他的纳米光子学和3D纳米制造实验室进行的,包括研究常见的3D打印方法,将材料暴露在光下使其变硬或固化。其中一种方法是数字光处理(DLP),它使用投影仪发出的闪光来固化被打印材料的每一层。

BMF使用特殊镜头以更小的尺寸聚焦投影光。

“该过程与常规显微镜共享大量相似之处,除了我们提供数字图片而不是在显微镜中照亮均匀的光线,”Fang对BMF的方法进行了解释。

BMF还开发了新颖的软件设计和控制系统,可以在生产过程中精确地移动打印平台。

为了开始创业,方舟子与麻省理工学院的创业指导服务(Venture Mentoring Service)合作,并向麻省理工学院校友和其他教员寻求指导。2017年,该公司被选中参加由麻省理工学院创业交易所运营的STEX25创业加速器。方舟子说,这段经历帮助BMF思考了要追求什么样的商业机会,并把创始人介绍给了像强生这样的合作伙伴,他们参加了麻省理工学院的工业联络项目。

许多BMF的早期客户是对推动DLP印刷的极限感兴趣的大学研究实验室。从那以后,BMF陆续发布印刷平台,生产速度稳步提高。

“这是一项技术,它可以平衡得到最好的精度以及表面处理,也能够在生产环境中做一些可行的事情。”

BMF表示,其印刷技术称为投影微立体刻录,使其成为唯一可以匹配注塑精度的3D印刷公司。这使得客户避免为新产品和原型订购微型模具,这是一种可能需要时间并受到昂贵的过程 - Kawola表示,制作一些零件的模具,BMF打印成本高达50万美元。在许多情况下,使3D打印更便宜和更简单的生产选项。

对小型终端产品的需求也直接推动了BMF的市场战略。一些公司要求BMF帮助生产的产品包括微流控芯片、外科和医疗诊断工具、虚拟现实头盔组件和助听器。

方说:“我认为助听器的例子真正说明了对终端应用的需求是如何推动行业以更分布式和个性化的方式制造产品的。”

缩放生产 - 不尺寸

BMF目前有大约100台机器部署在一系列行业和研究实验室。公司主要使用这些打印机来制作新产品的原型,但去年秋天,BMF发布了其打印平台的最新版本——microArch S240,该公司称这是“第一个也是唯一一个”能够用于短期工业生产的微型精密3D打印机。

该平台的生产量取决于所做的部件的尺寸,但Kawola表示,对于大约3毫米长的部分,Microarch 240可以每年生产约100,000台。

S240是BMF迄今为止进军工业规模生产的最大规模尝试。卡罗拉承认,如果BMF打算开始为大批量产品制造零部件,还需要进一步的创新。

“如果对于更高的卷来说是可行的,就像许多消费产品一样,[打印速度]可能需要更快地变得更快,”Kawola说。“但我们认为它不需要快10倍。如果它从3到五倍的地方更快,它开始在经济上可行的生产[每年数十万到数百万的范围]。“

两位创始人认为,他们离实现这些里程碑已经不远了,主要是因为他们相信,BMF将继续受益于使用与打印机相同部件的行业的创新。

卡罗拉说:“像我们这样的行业、3D打印或机器人或其他与硬件相关的行业的好处是,我们都在利用越来越便宜的处理能力,人工智能和机器视觉对我们来说变得更容易。”“我们使用的DLP投影机作为光源,与笔记本电脑投影机或你家里的投影机使用的东西是一样的。随着价格的降低和分辨率的提高,4k分辨率成为DLP投影机的真正工业应用,然后我们可以买4k分辨率的,突然间我们的区域就变大了四倍。这意味着你基本上可以快4倍。”

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