訪談：AM CEO介紹LAPS3D打印技術

3D打印機制造商Ascend製造公司透露了其新穎的大面積投影燒結（LAPS）3D打印方法的內部結構。

在對公司創始人兼CEO Justin Nussbaum的採訪中，3D打印行業發現了更多關於新方法背後的閉環增材製造技術。Nussbaum描述了粉末牀熔融（PBF）技術，它是選擇性激光燒結（SLS）和無掩模投影立體光刻的結合。使用包括熱像儀在內的閉環系統，3D打印機能夠持續監控和調整粉牀的温度，而無需用户的輸入。簡化的製造工藝確保了牀身在恆温下均勻加熱，從而實現了整層零件的一次性製造。

"我們的工藝使層時間與整體制造時間脱節。當我們擴大系統規模時，融合一層仍然需要同樣的時間，但現在我們可以在同樣的時間內融合更多的部件。Nussbaum説："我們的生產系統實際上將能夠在一天內製造數十萬個零件。

Ascend Manufacturing

這種製造技術是Nussbaum在南佛羅里達大學攻讀博士學位時開發的。在2018年創立Ascend製造公司後，作為橡樹嶺國家實驗室(ORNL)創新十字路口計劃的一部分，該畢業生獲得了50萬美元的技術商業化資金。ORNL的設施提供了推進該技術所需的所有先進測試設備，包括CT掃描儀、3D顯微鏡和支持其發展的研究團隊。

這家初創公司現在正在尋找額外的投資，以便從實驗室向商業化生產邁出下一步，目的是填補它所認為的 "中量 "生產服務的市場空白。

"在訂購10個或100個零件和非常大的數量之間存在着差異。這就是3D打印開始發光的地方。我們要做的是幫助縮小這一差距，並在價格和質量之間建立起一種隔閡。所以，無論你需要一個零件還是一百萬個零件，你都可以用同樣的價格製造出來。"

Nussbaum認為，3D打印領域的 "新玩家"，採取了類似的方式來進行中等批量生產，比如惠普及其Multi Jet Fusion技術。儘管如此，他仍然堅持認為他的LAPS系統與其他基於SLS的機器有很大不同。

該系統的熱像儀可以實現對生產過程的全面控制。圖片來自Ascend Manufacturing

大面積投影燒結技術

LAPS工藝是使用高強度的投影儀將圖像投射到粉末牀上。然後將材料融合成該形狀，使整個層的生產一次完成，並使創建層的時間與整個製造時間脱節。由於該公司已經嘗試了建造量的增加和更大的牀層，層的生產時間並沒有增加，但它使更多的零件可以一次熔合。

LAPS系統的光學和熱像儀不僅能監督整個過程，還能控制整個過程。在成層過程中，熱像儀能夠實時監測牀體的温度，並更新發送到投影機的圖像，使整個區域的温度均勻融合。因此，減少了用户的輸入，只需要温度和時間參數，從而降低了操作機器所需的專業知識水平。

據Ascend公司介紹，其他高速燒結技術對整個粉牀進行加熱，但整個粉牀的温度不一，這就限制了可以使用的塑料。而LAPS系統則兼容了迄今為止所有測試過的材料，從低成本材料到高性能材料。測試期間生產的零件表現出100%的密度，沒有明顯的孔隙，側壁光潔度與使用SLS或MDF 3D打印機生產的零件相當。產品的頂面也很光滑，表面粗糙度可以用納米來衡量。

"表面處理非常光滑，是一種塑料，但最後還是會反光。這給我們帶來了一些優勢，特別是在印刷電子方面，如果你有一個粗糙的表面，那就很難了。"

自2015年以來，該項目共投入100萬美元，其中創新十字路口通過ORNL提供50萬美元資金，另外50萬美元由美國國家科學基金會、田納西州和南佛羅里達大學的多筆撥款提供。現在正在尋求額外的資金，以邁出成為合同製造商的第一步。在這個角色中，公司除了銷售服務和工具、夾具等部件外，還將銷售其他消費品的終端部件。

但最終，鑑於測試過程中零件所表現出的更高的重量-強度比，Ascend的長期目標是為航空航天和國防工業開發零件。儘管Covid-19造成了業務中斷，但該公司計劃在年底前實現收入，目標是在2021年開始提供服務。

閉環 "製造工藝概述。圖片來自Ascend

閉環快速成型製造

雖然全閉環控制在SLS 3D打印中還沒有商業化，但已經被研究人員和公司利用在其他手段上。

2018年9月，阿貢國家實驗室的研究人員在PBF系統中增加了一台紅外相機，能夠以每秒10萬幀（fps）的速度捕捉熔化顆粒的熱信號。該設備加入到3D打印機中，反映了實驗室在提高PBF工藝的可重複性方面加倍努力。

總部位於芝加哥的金屬3D打印機制造商Sciaky Inc在2016年2月為其電子束增材製造（EBAM）機器帶來了閉環控制。層間實時成像和傳感系統，監測生產的零件的幾何形狀、機械性能、微觀結構和金屬化學成分。

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