编者按：本文来自微信大众号“南极熊3D打印”（ID：dddyin），作者南极熊3D打印，36氪经授权发布，略有删减。
南极熊导读：又是一篇宣告在《Science》杂志上的革命性3D打印技能，高速、大尺度、高产能！美国西北大学的HARP (high-area rapid printing）技能；而且，科学家们也创办了一个公司“Azul 3D”。这和现在的全球估值最高的3D打印厂商之一Carbon3D走过的路子如出一辙，也是技能产业化的最佳事例之一。
△《Rapid, large-volume, thermally controlled 3D printing using a mobile liquid interface》，David A. Walker, James L. Hedrick, Chad A. MirkinScience18 Oct 2019: Vol. 366, Issue 6463, pp. 360-364DOI: 10.1126/science.aax1562
高速大尺度3D打印机是制作的未来，按需快速制作可能会革掉库存、模具的命
全新的3D打印机估计在1年半后进行商业化运用
能够安全地3D打印出高硬度、经用的零件，以及高弹性体
立异的液面可循环液体，能够消除热量，打破当时光固化3D打印技能的约束
可用于打印医疗设备、轿车、飞机、修建等范畴的运用零件
2019年10月17日，美国西北大学的研讨人员宣告开宣布一种大尺度的高速3D打印机，能够在短短几个小时内打印出一个成年人巨细的物体。
△HARP技能高速大尺度3D打印进程
这项新技能被称为HARP (high-area rapid printing高速大尺度3D打印），可完成创纪录的出产功率，而且是个性化出产。在曩昔的30年中，3D打印范畴的大多数尽力都旨在打破传统技能的极限。通常是寻求更大零件，可是会下降速度、产值和分辨率。有了HARP技能，就不需求考虑这些问题，不光能够完成高分辨率，还能够完成高产能，对传统的3D打印技能发生强壮的竞赛优势。
南极熊了解到，现在HARP技能的样机，打印床尺度为2.5平方英尺（0.2平方米）、Z轴高度为13英尺（约4米），能够在一个小时内打印半米高的零件，这种产能功率创了全球纪录。这意味着它能够一次打印单个大型零件或一批不同的小型零件。
领导HARP产品开发的Chad A. Mirkin说：“ 3D打印在概念上很强壮，但实践上有许多约束。假如咱们能够在不受资料和尺度约束的情况下快速打印，咱们将彻底改动制作方法。HARP未来会做到这一点。”△在三种不同的打印条件下，一个新的3D打印部件（硬质聚氨酯丙烯酸酯树脂；横截面为5 cm×5 cm；笔直打印速度为120μm/ s；光学分辨率为100μm）的红外热图画。（A）固定式打印界面。（B）移动界面。（C）具有自动冷却功用的移动界面。面板之间经过的时刻（从左到右）为〜500 s；比例尺，25毫米。数据和热色映射对应于影片S1至S3。（来历：Science）
Mirkin猜测，HARP将在未来18个月内进行商业化运用。
这项技能现已以论文的方法，宣告在2019年10月18日的《科学》杂志上。西北大学温伯格文理学院的 George B. Rathmann 化学教授、国际纳米技能研讨所主任 Chad A. Mirkin，与 David Walker 及 James Hedrick 共同完成了这项研讨，后两人均为 Mirkin 实验室的研讨人员。
冷却技能
HARP运用一种新的、正在申请专利的光固化3D打印技能。HARP选用笔直打印，用紫外线将液态树脂固化为硬化的塑料。此进程能够打印出坚固、有弹性乃至陶瓷。与其他3D打印技能常见的叠层结构相反，这些接连打印的零件机械性能很好，能够用作轿车、飞机、牙科、矫形器、时髦等等的零件。△支撑不同的资料品种：A.硬质可加工聚氨酯丙烯酸酯零件（打印速率为 120 μm/s，光学分辨率为 100 μm）；B.后处理的碳化硅陶瓷印刷晶格（打印速率为 120 μm/s，光学分辨率为 100 μm）；C&D.松懈状况和张力下的印刷丁二烯橡胶结构（打印速率为 30μm/s，光学分辨率为 100 μm）；E.聚丁二烯橡胶在紧缩后康复为胀大的晶格（打印速率为 30 μm/s，光学分辨率为 100 μm）；F.在不到 3 小时的时刻内打印出约 1.2 米的硬质聚氨酯丙烯酸酯晶格（笔直打印速度为 120 μm/s，光学分辨率为 250 μm）；比例尺为 1 cm（来历：Science）
当时光固化3D打印技能速度提高的首要约束要素是热量。每台光固化3D打印机在高速运行时都会发生很多热量，乃至有时会逾越180摄氏度。这不只会导致风险的高温表面温度，还会导致打印零件的决裂和变形。速度越快，打印机发生的热量就越大。而且，假如又大又快，发热量会十分高。这个问题，大多数3D打印公司无法处理。Walker说：“当这些打印机高速运行时，树脂的聚合会发生很多的热量。他们无法消除这些热量。”△可接连打印的移动界面描绘：A.HARP 的 3D 打印技能计划；B.在不同流速下打印部件的速度散布，标明存在滑移鸿沟；C.有代表性的打印零部件滑移鸿沟活动剖面插图（来历：Science）
“液态铁氟龙”
西北大学的团队经过类似于液体特氟龙不粘液体的行为来绕过了这个问题。HARP经过窗口投射光线固化笔直移动的成型台板上的树脂。液体聚四氟乙烯在接口上活动得以除掉热量，然后经过冷却单元进行循环。“咱们的技能像其他技能相同会发生热量，”Mirkin说。“可是咱们有一个能够散热的接口。”南极熊注意到，HARP的液态树脂界面也不粘，能够避免树脂粘附到打印机自身。这样打印进程中，Z轴方向就不用做上下往复运动来去除粘力，然后完成接连液面打印（和Carbon3D打印的技能原理相同），速度提高了一百倍。
变大纳米技能
Mirkin是国际闻名的纳米技能专家，于1999年发明晰国际上最小的打印机。这种技能被称为蘸笔式纳米光刻技能，它运用一支微型笔画出纳米级的图画。然后，他将其转换为一个阵列的细笔，这些细笔中射出光线，然后固化树脂资料。HARP中运用的特别不粘界面，起源于该技能开发为纳米级3D打印机的进程。“从体积的视点来看，咱们现已把纳米运用变大了18个数量级。”Mirkin说。这项名为“运用移动液体界面进行快速、大容量、热操控的3D打印”（“Rapid, large-volume, thermally-controlled 3D printing using a mobile liquid interface）的研讨，得到了美国能源部空军科学研讨所（颁发编号FA9550-16-1-0150）（奖项编号为DE-SC0000989）和谢尔曼飞兆半导体基金会的支撑。
建立公司Azul 3D
现在，科学家们现已依据这个技能建立了一个公司，叫Azul 3D, Inc。西北大学也持有该公司的股权。
△由 HARP 技能打印出的公司 Logo Azul 3D
Mirkin 说：“当咱们能够快速且大尺度地3D打印时，这项技能就能够着实去改动人们对制作的观点。凭借 HARP，人们能够在没有模具、不需求零件库房的情况下，依据需求去出产任何东西。”
Azul 3D PK Carbon3D
Azul3D 有自己的HARP技能，Carbon3D有自己的CLIP技能，前者宣称现已打破了3D打印速度的最高纪录，也便是说逾越了Carbon3D。南极熊以为，Carbon3D等3D打印厂商未必会容许。CLIP技能：这项技能的中心是“使用一层透氧膜，阻隔光敏树脂液体和空气中的氧气，完成高速、接连的3D打印成型”截止2019年10月，Carbon3D现已推出了最新一代的高速量产3D打印机L1，方针便是大批量出产运用的。△Carbon的 CEO Joe DeSimone，拿着3D打印的头盔，背面便是高速量产3D打印机L1。
与Carbon3d打印尺度为7.4英寸x 4.6英寸x 12.8英寸（189毫米x 118毫米x 326毫米）的M2机型比较，L1的打印尺度扩展了5倍。而且Carbon估计2019年会装置1000台3D打印机用于出产。据南极熊了解，Carbon的机器不会直接出售，而是以租借的方法来供给，设备+软件+云服务，M2机型的年费为5万美元，每年还需购买2万美元的资料，总共至少是7万美元每年。L1的租借协作价格，无疑会更高。假如Carbon在2019年之前现已装置了1000台机器，2019年新装了1000台，那么总共就能够有2000台。假如依照7万元/台的商业运营价格，年收入可达1.4亿美元了。尽管还不及老牌的3D打印巨子 3D Systems和Stratasys的7亿美元年收入，但Carbon增速十分高。
2019年6月，南极熊报导了3D打印范畴的独角兽公司Carbon获得了E轮的出资，融资规划高达2.6亿美元（约18亿元人民币），而估值则达到了24亿美元（165亿元人民币），现已成为全球最具价值的3D打印公司之一。
我国的高速3D打印厂商
别的，我国也有几家做高速光固化3D打印的厂商，例如北京Revo塑成科技、北京清锋年代LuxCreo、北京金达雷UNIZ等。
参考资料：①“Rapid, Large-volume, thermally controlled 3D printing using a mobile liquid interface”, David A. Walker, James Hedrick, Chad A. Mirkin, Science, Vol. 366, Issue 6463, pp. 360-364
https://science.sciencemag.org/content/366/6463/360②美国西北大学网站https://news.northwestern.edu/stories/2019/10/biggest-fastest-3d-printer-is-future-of-manufacturing/&fj=1③美国Carbon的CLIP高速3D打印技能专利
https:///thread-119241-1-1.html
