2013年08月06日09:39
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“日本第24屆設(shè)計及制造解決方案展”(DMS展)于6月19~21日召開。3D打印機展區(qū)的企業(yè)負責人紛紛表示,“參觀者比去年多了一倍”。各電視臺詳細報道也起到了宣傳作用,展區(qū)過道上人潮涌動,想看一眼展品頗為不易。包括以個人用戶為中心應(yīng)用范圍逐漸擴大的低價格機型,以及提高了材料性能和功能的高功能機型在內(nèi),一些剛剛上市的新產(chǎn)品也在展會上亮相。造型材料已不僅僅是樹脂,還出現(xiàn)了使用紙張的3D打印機,可制作金屬部件、模具和砂模的3D打印機更是備受關(guān)注。
低價位3D打印機前人山人海
本屆展會最吸引關(guān)注的,是10萬日元~50萬日元價位的3D打印機。這些打印機采用從內(nèi)置加熱器的可動噴頭噴出PLA(聚乳酸)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚樹脂)等熱可塑性樹脂線材的造型方法。
比如,美國3D Systems公司6月推出的低價格機型“Cube”和“CubeX”(圖1)。最大造型尺寸只有140×140×140mm的Cube(單噴頭)為16萬日元(約9900元人民幣),最大造型尺寸各邊均比Cube大100mm左右、配備的噴頭數(shù)量可在1~3個中選擇的CubeX約為40萬~50萬日元(約2.5萬~3萬元人民幣)。兩款產(chǎn)品都表現(xiàn)出了出色的銷售勢頭。
圖1:3D Systems的“Cube”(左)及其造型物(右) 最大造型尺寸只有140×140×140mm,售價僅16萬日元,有5種機身顏色,因此個人購買的用戶也比較多。PLA和ABS的材料各有16種顏色。 |
3D Systems日本公司此次與多家代理商共同搭建了大面積的展位,展示了多臺Cube和CubeX,以及利用這兩款產(chǎn)品打印的造型物。另外還實際演示了造型過程,吸引了大批觀眾。
展示大型低價格3D打印機廠商——美國MakerBot公司的“Replicator 2”和“Replicator 2X”的,是該公司在日本的授權(quán)代理商Binary公司。MakerBot公司的3D打印機的累計銷量已經(jīng)超過22000臺,最近9個月Replicator 2的銷量達到了11000臺。就在2013年6月19日DMS展開幕當天,總部位于美國和以色列的Stratasys公司宣布將收購MakerBot。
圖2:MakerBot公司的“Replicator 2X”(左)及其造型物(右) 有兩個打印頭,可制作雙色造型物。在前面、側(cè)面和上面(照片中拿掉了)設(shè)置了保護蓋,減輕了冷卻不均現(xiàn)象,這是低端機型“Replicator 2”沒有的。 |
Replicator 2X是1月剛剛發(fā)布的新機型。有兩個造型噴頭,可制作由兩種顏色的材料構(gòu)成的造型物。
圍繞可用樹脂的特性展開競爭
造型材料采用樹脂的高功能3D打印機方面,基恩士展示了6月18日剛剛上市的新機型“AGILISTA-3100”(圖3)。AGILISTA采用從噴嘴噴出光硬化性樹脂、然后向其照射紫外線(UV)燈使之硬化、從而制作截面形狀的方式。目前基恩士是唯一一家開發(fā)這種方式的3D打印機的日本廠商。
圖3:基恩士的“AGILISTA”(左)及其造型物(右) AGILISTA可使用的樹脂兼具高強度和高韌性,還用來制作彈簧和螺絲。開發(fā)新機型“AGILISTA-3100”時,提高了造型物細節(jié)處的再現(xiàn)性。 |
AGILISTA的特點是,最小積層厚度只有15μm,而且可使用能溶于水的支撐材料。AGILISTA-3100改良了材料和機械部分,提高了薄型產(chǎn)品和精細邊緣部位的再現(xiàn)性,能制造精細度非常高的造型物。
宣布收購MakerBot的Stratasys強調(diào),3D打印機可使用豐富的樹脂材料。2012年12月,原美國Stratasys公司與原以色列歐貝杰公司(Objet)合并成立了現(xiàn)在的Stratasys。新公司成立后首次參展DMS的Stratasys展示了使用熱可塑性樹脂造型的原Stratasys的3D打印機打印的造型物,以及使用光硬化性樹脂造型的原歐貝杰的3D打印機打印的造型物,強調(diào)可實現(xiàn)的材料特性和可制作的造型物尺寸等的選擇更豐富(圖4)。
圖4:Stratasys的3D打印機打印的造型物 3D打印機“Connex”系列通過從噴嘴噴出多種材料,可在一個造型物中混合特性各異的材料(a)!癋ortus”系列可利用強度和耐熱性等出色的多種熱可塑性樹脂,最高端機型具備較大的造型區(qū),能試制實物大小的兒童座椅(b) |
例如,Stratasys的“Connex”系列3D打印機可以制作混合了多種樹脂的造型物,或者通過在同一位置噴出多種材料,實現(xiàn)具有新特性的材料等。還可以在一個造型物的一部分使用透明樹脂,或者使之具備橡膠一樣的特性。
另外,該公司的“Fort us”系列3D打印機除了ABS外,還能使用強度和耐熱性出色的工程塑料。比如,具備約140℃耐熱性的PC(聚碳酸酯)、具有更高的耐熱性(約200℃)和耐腐蝕性的PPSF(聚亞苯基砜)、阻燃性較高的PEI(聚醚酰亞胺)等。
采用對光硬化性樹脂進行激光掃描使之硬化、即光固化快速成型法的3D打印機也改良了材料。例如,CMET公司展示了利用提高了強度、透明度及韌性等的新材料(環(huán)氧類光硬化性樹脂)制作的造型物(圖5)。
圖5:CMET展出的透明度較高的樹脂材料 為滿足想看清試制品內(nèi)部的需求,提高了造型物的透明度。 |
目前3D打印機的造型材料還是以樹脂為主。雖然并沒有涵蓋實際產(chǎn)品中已采用的以及可用于其他加工方法的所有樹脂,但可造型的樹脂在逐年增加。