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Visitech “世界上个”推出使用DLP和近红外激光进行直接成像烧结的聚合物粉末床熔融(PBF)技术

2021年07月01日
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现在,概念上已得到了验证,也是世界上个这样做的公司,Visitech将这种新的增材制造技术命名为“DIS”,即直接成像烧结(Direct Image Sintering)。


使用Visitech强大的DLP近红外激光引擎,而不是传统的单点聚焦激光(以SLS技术闻名),其核心优势是大幅提高打印的速度、分辨率和尺寸幅面。Visitech的直接成像烧结(DIS)方法旨在消除被广泛使用的选择性激光烧结(SLS)方法的局限性,并将粉末床熔融(PBF)发展为工业应用的一个更好选择,这将需要高吞吐量和分辨率。


Visitech研发团队的方法是,使用强大的DLP近红外激光引擎来高精度地熔化和融合聚合物粉末,在一次曝光中实现全层图像的投影。这一路涉及到解决很多关键性的技术挑战;然而,在证明它是有效的之后,这是一个巨大的飞跃。这一成功不仅催生了一个全新的粉末床熔融(PBF)概念,它还为3D打印设备制造商和增材制造行业打开了一个探索新机会的大门,以基于Visitech的增材制造DLP滚动投影子系统来实现具有成本效益的大规模工业生产。


以下内容翻译自3DPRINT网站


2020 年秋季,Visitech发布了一款能够烧结塑料粉末的滚动曝光DLP光机,这可能会在粉末床熔融 (PBF) 领域解锁更高的生产力并降低成本。 当时,它被描述为一个近红外DLP光机,但现在,这家挪威公司增加了粉末。 Visitech 宣布它可以采用新型红外 (IR) PBF 技术来 3D 打印尼龙粉末,称为直接成像烧结 (DIS)。


粉末床熔融(PBF) 的标准长期以来一直是选择性激光烧结 (SLS),其中激光在粉末床上逐点移动,同时熔化聚合物粉末颗粒。 虽然与熔融沉积制造(FDM)相比,该技术能够实现更高的分辨率和更大的尺寸,但速度比较慢,并且会导致需要后处理的表面光洁度问题。 正如基于数字光处理(DLP)的光机在激光立体光刻技术上取得的进步一样,DIS 可能会为粉末床熔融(PBF) 带来同样的好处。

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世界上个使用DLP红外粉末床熔融(PBF)烧结打印的船。 这种新的增材制造方法被称为 DIS,由 Visitech 开发,具有巨大的潜力。 图片由 Visitech 提供。


据 Visitech 称,DIS 改进了 SLS,具有更快的打印速度、更高的打印分辨率和更大的打印幅面。 通过一次曝光熔融整层粉末,DIS 以与 DLP 相同的方式,以指数方式提高 了SLS 的打印速度;同时,Visitech 还开发了一个滚动曝光子系统(Scrolling Subsystem),可以在运动平台上堆叠多个红外DLP光机,以实现在更大的打印区域滚动光机,这一事实进一步增强了这一点,这将有潜力极大地提高粉末床熔融( PBF)和 DLP 3D 打印机的打印效率。

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Visitech是一家拥有20 年设计和制造DLP子系统经验的公司,DIS 是 Visitech的重要研究成果。为了研发这项技术,Visitech必须克服与电源管理和系统冷却(热管理)相关的关键挑战。 为了在一次曝光中实现全层粉末熔融图像的投影,研发团队必须找到足够强大的光源来高精度地熔融粉末。 他们设计了一个能够产生高达 120W平均功率图像的近红外DLP光机,这对于与 SLS 激光器的性能竞争是必要的,尽管应用于整个打印区域,而不是单个点。


然而,这导致了巨大的功率负载,导致温度过高,可能会损坏光机。 然后,该团队将处理 LLS 和 LRS DLP光机的专业知识应用到 DIS 项目中,并开发了一个强大的液体冷却系统,可以管理光机的工作温度并延长其使用寿命。


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次 DIS 概念测试运行生成了 Visitech 的LOGO中独特的“V”,但该技术很快将面向高分辨率和大规模生产应用。 图片由 Visitech 提供。


一旦完成并确定了适当的参数,该公司就开始证明这种新的 3D 打印方法确实可行。 Visitech 团队次看到层尼龙粉末被 120W 的红外面光源照射时感到兴奋,这种兴奋的感觉在看到熔融的Visitech商标被最终打印出来时变得更加强烈。


随着 DIS 技术的逐步验证,该公司已朝着增材制造面向大规模工业化生产的方向迈进。


Visitech德国分公司总经理 Alfred Jacobsen 指出:“由于我们现在已经证明它在我们的实验室环境中有效;我们的下一步是进一步调整参数并深入研究以确定不同粉末材料的特性, 了解各种粉末材料在此过程中的表现,对我们从事3D打印设备制造的客户至关重要。”

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VISITECH的LRS-MCx参考运动平台可以使用多达4台UV DLP光机或2台近红外光机。图片由Visitech提供。


Visitech相信,DIS很快就能实现类似激光SLS的分辨率,这是该技术与激光 SLS 竞争所必需的。 此外,Visitech相信DIS将能够扩展到除目前用于测试阶段的

的尼龙之外的其它材料,并最终使用 3D 打印行业中最坚韧的PEEK材料进行3D打印。


接下来,Visitech打算通过其创新的滚动曝光技术来进一步说明DIS的使用。 这包括将 DIS光机安装到运动平台上,以在大型区域进行 3D 打印。 一旦实现这一目标,该公司相信DIS可以彻底改变整个行业。


“Visitech 的 DIS 技术旨在将激光光源包含在 DIS光机中,使其能够实现与我们用于 UV-SLA 的 DLP 滚动曝光光机相近的价格,”Jacobsen 告诉 3DPrint.com。 “我们认为 DIS 是对现有激光SLS方法的补充,并为客户提供另一个性能水平的解决方案。因为可打印区域以米为单位,同时仍保持非常高的分辨率,所以我们的 DIS 技术可以支持不同规模的3D打印设备。 此外,由于DIS的红外输出功率可同时作用于整层粉末,因此 DIS 允许在打印中实现更高的填充因子。 而在 SLS 系统中,激光必须依次开关来仅寻址需要打印的点。”

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Visitech 使用强大的基于 DLP 的红外光机成功地实现了聚合物粉末床熔融(PBF),一次曝光中投影熔融粉末的红外激光图像,这比传统的 SLS 方法更快。图片由 Visitech 提供。


DIS是Visitech与客户和供应商密切合作的成果,这使得Visitech可以把与他们合作所获得的知识和经验用于开发DIS。 Visitech研发总监 Endre Kirkhorn 谈到了这一战略,他说:“这样,我们立即获得了很多宝贵的知识和经验。 对于 Visitech 来说,这意味着开发工业级DLP光机的同时,可以将我们现有的技术用于基础设施,那是我们成功的秘诀。”

Endre Kirkhorn 相信他们的红外DLP光机将在今年晚些时候上市,公司准备与3D打印设备制造商合作,将 DIS集成到他们的新系统中。 Jacobsen 告诉 3DPrint.com,一些用户已经在动手尝试我们的DIS技术了,他说:“一些早期用户已经在使用我们的演示样机进行学习和原型设计。 现阶段很难做集成DIS技术的3D打印设备产品推出时间的预测,但我们乐观地期待在 2022 年看到批产品。”


如果Visitech继续按照这一发展进行,它可能会迅速颠覆粉末床熔融(PBF)领域,因为惠普使用多射流熔融(Multi Jet Fusion),而 Xaar 和 Stratasys 分别使用高速烧结(High Speed Sintering)和选择性吸收熔融(Selective Absorption Fusion)。 DIS 将如何与这些工艺进行比较尚不得而知,但由于 Visitech 将提供运动平台和红外DLP光机的方案,因此 DIS 可能会更快地扩散到更多的3D打印设备制造商,从而向更广泛的应用打开通向该技术的通道。 我们只需要拭目以待,直到它正式上市。


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