在3D打印領域有創(chuàng)業(yè)企業(yè),創(chuàng)始成員有嚴格的教育及技術背景,成立第二年引爆市場,一夜走紅。(威廉莎士比亞,溫斯頓,印刷名言)(《印刷名言》)在成立的9年里,資本受到了青睞,獲得了超過1億美元的融資,引起了眾多創(chuàng)業(yè)者的羨慕。估值為10億美元(以2018年8月消息為準),成為3D印刷行業(yè)的獨角獸3354,這是光固化3D印刷季度唯一的Formlabs。

那么問題來了,是什么樣的技術和產(chǎn)品讓它實現(xiàn)了如此快速的增長?最新的3D打印機和技術又是怎樣的?今天我們就來近距離接觸Formlabs旗下最新款桌面型光固化3D打印機Form 3。

融資1億做3D打印機 Form3究竟什么樣?


開始寫這篇文章的時候,我莫名就想起了《冰與火之歌》中的龍媽丹妮莉絲,每次跟新朋友認識之前總要報上長長的一大串名號。那么要了解Form 3 3D打印機,我們也不妨從它的締造者Formlabs的歷程說起。

Form 3 3D打印機有什么來頭?

Formlabs由三名麻省理工MIT的學生于2011年聯(lián)合創(chuàng)立,創(chuàng)始者分別是Maxim Lobovsky、Natan Linder和David Cranor。三人在麻省理工媒體實驗室上課的共同經(jīng)歷、在MIT比特原子制造中心的項目經(jīng)歷,促使他們想要創(chuàng)造一臺在桌面上能高精度3D打印、并且廉價的打印機。于是2011年Formlabs在美國馬薩諸塞州薩莫維爾市正式成立。大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新,在美國高度成熟的商業(yè)社會中這樣的創(chuàng)業(yè)公司多如牛毛,盡管Formlabs的創(chuàng)始成員擁有過硬的教育、工程和設計背景,他們在那一年還是非常不起眼。

在2011年Formlabs公司成立

直到2012年也就是創(chuàng)立的第二年,F(xiàn)ormlabs迎來了自己龍蛋孵化的那一刻。2012年9月,F(xiàn)ormlabs第一款桌面式光固化3D打印機Form 1上線Kickstarter開啟眾籌,F(xiàn)ormlabs把它描述為一款“為專業(yè)創(chuàng)客打造的高精度、買得起的3D打印機”。設定10萬美元的眾籌額度,僅僅兩個半小時就達成目標;在接下來的短短三個星期之內總計籌得約294.6萬美元,成為由眾籌起家、爆炸式發(fā)展的創(chuàng)業(yè)明星?;蛟S連他們自己都沒有想到這樣的結果,因為Formlabs在博客中形容“這是瘋狂而令人興奮的三周”,當時的員工包含創(chuàng)始人在內還只有區(qū)區(qū)12個人。

2012年Form 1 3D打印機開啟眾籌 大獲成功截圖自kickstarter

Form 1的BOM物料一覽

大約一年之后,F(xiàn)ormlabs開始發(fā)貨旗下第一款SLA光固化3D打印機Form 1,陸續(xù)向全球30多個國家交付了超過1000臺。聯(lián)合創(chuàng)始人Natan Linder認為,對于眾籌起家的Formlabs來說,用戶就是衣食父母,所以眾籌結束之后Formlabs繼續(xù)提供支持,并且不斷革新來“打造一款能夠改變世界的3D打印機”。眾籌成功但很快走向倒閉的創(chuàng)業(yè)公司不勝枚舉,或許對用戶負責到底的精神,是Formlabs成長到今天這樣規(guī)模的重要原因之一。

第一代Form 1 3D打印機

接下來的幾年印證了Formlabs的執(zhí)行力。2014年推出升級版3D打印機Form 1+,改進了速度、打印質量和可靠性,解決初代機型中用戶反饋的問題;2015年研發(fā)出第二代3D打印機Form2,實現(xiàn)了更大的成型尺寸和可更換的樹脂盒;2017年開發(fā)了Form Wash清洗機和Form Cure固化機,實現(xiàn)更完善的打印后處理,提升打印件的性能和表面質量;2017年開辟了全新的Fuse 1選擇性激光燒結SLS 3D打印機,燒結尼龍粉末,開拓新的領域。2019年4月,研發(fā)最新的光固化3D打印技術LFS(Low Force Stereolithography),大幅度改進了激光入射角度和每層的剝離過程,并推出Form 3/3L兩款最新的3D打印機。

第二代Form 2 3D打印機

Fuse 1 選擇性激光燒結SLS 3D打印機

Form 3L 3D打印機 看起來非常大

伴隨著不斷迭代升級的3D打印系列產(chǎn)品,F(xiàn)ormlabs也多次贏得風投的青睞。Formlabs在2013年獲得1900萬美元A輪融資,2016年獲得3500萬美元B輪融資,2018年4月獲得3000萬美元C輪融資,2018年8月獲得1500萬美元D輪融資。截至2018年底,F(xiàn)ormlabs總計獲得超過1億美元投資,估值達到10億美元,成為名副其實的獨角獸,并拓展包括中國區(qū)在內的亞太市場。于是順理成章有了本次的3D打印機試用和測試,而且是最新款Form 3喲。

3D打印行業(yè)媒體、財經(jīng)雜志、大眾媒體紛紛報道新晉獨角獸 截圖自福布斯官網(wǎng)

當回顧Formlabs成長歷程的時候,對于創(chuàng)業(yè)之初的Formlabs元老而言最激動人心的恐怕還是眾籌上線的那兩個半小時。在2015年的一篇官方博客文章中,F(xiàn)ormlabs坦言堅持“良好的設計、以簡單為首要目標,并且不斷迭代3D打印機原型”的理念,贏得了用戶也贏得了回報。

在2015年的博客中 Formlabs透露了激動人心的眾籌兩個半小時

不斷迭代3D打印機原型

那么就讓我們一起來看一下在“一個小目標”基礎上做出的最新款3D打印機——Formlabs Form 3,究竟怎么樣。

傾聽用戶聲音 打造智能設備

產(chǎn)品:Form 3 Formlabs 3D打印機

●傾聽用戶聲音 打造智能設備

Form 3正如其名,已經(jīng)是Formlabs第三代光固化3D打印產(chǎn)品。在2012年眾籌開始的時候,F(xiàn)ormlabs就建立了官方論壇,吸引了一大批工程師、設計師、創(chuàng)客、3D打印愛好者,在這里不僅有3D打印的技術分析、體驗和分享,也有3D打印技術支持和問題解決板塊,而Formlabs工程師在論壇中為用戶解答疑惑、解決問題。

Formlabs官方論壇

幾乎沒有人能從一開始就做出完美的產(chǎn)品。Formlabs通過論壇廣泛收集用戶的問題和建議,在一代、二代機型用戶體驗的基礎上打造了幾乎全新的第三代光固化3D打印機Form 3。Form 3相比前代的Form 2機身尺寸略大一些,為40.5 × 37.5 × 53 cm,不過仍然屬于桌面型的3D打印機,可以輕松放置在辦公桌或工作臺上;梯形的機身獨具Formlabs的設計風格。

Form 3采用了最新的LFS 3D打印技術,可以認為是SLA光固化技術的進化版。在一代和二代機型上,F(xiàn)ormlabs都采用了SLA技術——利用激光束照射液態(tài)的光敏樹脂表面,而光敏樹脂在一定波長和功率的光線照射下會迅速發(fā)生光聚合反應,分子量增大,從液態(tài)變成固態(tài);當計算機精確控制激光照射的路徑時,就能固化出特定的形狀,再一層一層形成立體的物品。SLA技術并非Formlabs首創(chuàng),早在1984年3D Systems公司的創(chuàng)始人Chuck Hull就發(fā)明了SLA 3D打印技術并獲得了美國專利授權,并陸續(xù)推出了工業(yè)和商用的大型SLA 3D打印機。

SLA 3D打印技術原理 圖源druckwege.de

而Formlabs的貢獻在于,將SLA 技術以小型化、低成本的方式在桌面上實現(xiàn),正如他們最初創(chuàng)業(yè)時的愿景。不過顯然Formlabs的技術實力不止于此,而是繼續(xù)研發(fā)了創(chuàng)新的LFS技術來改進桌面光固化3D打印的精度和過程。在Form 3上引入了光處理單元LPU(Light Processing Unit),在X軸方向上依靠步進電機驅動整個LPU移動,也就是說光源是可以移動的;在Y軸方向上依靠一個電子振鏡和一個球面反光鏡來移動光束,從而實現(xiàn)激光光斑的入射角度始終垂直于樹脂液面,使得光斑在各個位置上更均勻,固化單元更精確、細致;而前代SLA技術是固定光源下,依靠一組電子振鏡控制光束掃描位置,難免形成傾斜的入射角,從而影響固化的均勻程度。這是LFS技術的重大創(chuàng)新之一。

LFS 3D打印技術重大創(chuàng)新

另外相比FDM 3D打印技術400微米-800微米直徑的噴嘴,SLA技術的光斑更小,通常在100-200微米,因此SLA技術在精度和模型表面細節(jié)方面具備天然的優(yōu)勢。而LFS技術進一步將光斑控制在85微米的超精細水平,進一步提升了模型表面質量和精細程度。

85微米超精細光斑

還有一個問題,就是固化每一層完成之后都需要剝離以避免樹脂與樹脂槽的粘連,而如何既保證足夠的固化強度、又使固化層更容易與樹脂槽剝離,成為了光固化3D打印制造商普遍面臨的問題;這也是用戶反饋期待Formlabs能實現(xiàn)的突破。LFS技術采用了柔軟的薄膜用作樹脂槽的底面,并且拉伸展平成為樹脂固化的平面,既保證了固化速度和強度,又使已經(jīng)固化的一層更容易剝離,從而在打印速度上也有所提升。

重大創(chuàng)新之二:樹脂槽底部柔軟的薄膜

查閱資料顯示,在Form 3上Formlabs還使用了多達20個傳感器來提升3D打印機的智能和自動化程度。水平傳感器檢測打印機水平校準,樹脂余量傳感器可估計樹脂盒的剩余樹脂量,液位傳感器檢測樹脂槽中的樹脂平面,刮板傳感器檢測刮板工作狀態(tài),還有激光功率傳感器、樹脂槽傳感器、進料傳感器等等,實現(xiàn)自動補充適量樹脂、每次打印前自動攪動并均勻混合樹脂等功能。大大減少人工的干預,提升自動化水平,同時提升3D打印成功率。

相比SLA技術,LFS技術的優(yōu)點在于LPU設計帶來具備各項一致性的3D打印件,更小更精確的光斑帶來了更高的細節(jié)精度;柔軟薄膜帶來的剝離性能大大改善、固化速度有所提升;以及移動的LPU意味著更大尺寸的成型體積(因為SLA是固定光源,面積越大意味著激光傾斜角越大、精度越低),大尺寸的Form 3L就是最好的例子。

相比DLP 3D打印技術,由于精度受到DMD芯片分辨率的影響,再加上DLP技術專利所有權由德州儀器TI獨家掌握,因此DLP打印效果小而精、大則粗糙,無法實現(xiàn)大尺寸的成型;而LFS技術在小、中、大面積的尺寸上都能實現(xiàn)高精度3D打印。當然DLP的優(yōu)點也源自它的整面曝光特點,打印速度相比SLA和LFS技術都快了不少。

相比LCD 3D打印技術,由于LCD 是近幾年誕生的新的光固化技術,因此解決方案成熟度遠不如SLA和LFS,并且光源對不同樹脂類型的兼容性也沒有后者好;另外由于LCD蒙版導致光效率不如SLA和LFS,因此在固化速度和打印速度方面LCD技術也沒有優(yōu)勢。

相比FDM 技術,LFS技術在精度和模型表面質量方面有較大的優(yōu)勢,尤其是在精度要求更高的牙科模型、珠寶首飾蠟模領域,LFS相比FDM 技術來說是不可替代的。

接下來我們來一一展示Form 3 3D打印機及相關附件和配件,更全面地認識它。

細致周到 認識Form3家族

產(chǎn)品:Form 3 Formlabs 3D打印機


●細致周到 認識Form3家族

Form 3 3D打印機的主機、樹脂槽、樹脂盒、打印底板以及后處理套件都是獨立包裝的,有十幾個紙箱。第一次測試全新的Formlabs 3D打印機,拆箱的過程竟然也有了雙12拆快遞包裹的期待感和成就感。

Form 3 3D打印機拆除包裝

就是這個樣子

把Form 3 3D打印機主機去除包裝,放置在比較平整的辦公桌或者工作臺上,避免強烈的陽光照射;普通辦公室室內照明是沒有問題的,在之后的使用過程中幾乎不會對光敏樹脂造成影響。打開上蓋,下部黑色的工作倉內,右側藍色封裝帶固定的是光處理單元。由于這是個移動部件,因此運輸途中牢靠固定以避免晃動。

這些零件一定不要扔

工作倉右側兩個螺母依次擰下,取下藍色的封裝帶并取下固定LPU的金屬條。注意:這些附件都不要扔,保存起來;當需要再次長距離運輸或快遞打印機時,按照原樣重新固定LPU,這一點很重要。藍色封裝帶上也說明了這一點。

LPU單元 深色罩子的部分是光源

把打印底板去除包裝,插入打印機上部的托臂,并按下卡扣,正好固定打印底板。

安裝打印底板

樹脂槽的拆封有些講究,好在包裝上明確了安裝方式。打開上蓋并去除藍色封裝帶,雙手握住兩側的把手,從底盒中取出樹脂槽。注意:手一定不要觸碰樹脂槽底部的薄膜,保持薄膜的干凈平整,連指紋和灰塵都不要留下,否則可能導致固化質量下降、打印失敗等問題。也就是說樹脂槽底部的薄膜很嬌氣,要小心保護。

樹脂槽拆封

將樹脂槽放入打印機下部的工作倉,略微調整位置正好卡入,再稍用力向里推入使樹脂槽固定牢靠。樹脂槽一角有芯片與打印機的觸點位置對應,可以作為參照;這里也需注意:向里推入樹脂槽的操作必不可少,否則可能導致芯片沒有準確入位,在打印過程中打印機識別“樹脂槽缺失從而停止打印。將包裝中的刮板把手向左側、金屬片向下,放置在樹脂槽上并向左推入卡口,并且刮板固定在樹脂槽左側。

雙手握住兩側把手 不要觸碰底面

將刮板推入樹脂槽左側卡口

取出樹脂盒,拆除上部和底部的橙色膠帶,插入3D打印機后部的耗材倉。按壓樹脂盒頂部的圓蓋露出氣孔用以通氣,以便在打印過程中樹脂可以順利注入樹脂槽。到這里Form 3 3D打印機就安裝完成了。

拆封樹脂盒 并去除橙色封帶

手指按壓這個蓋子 使它露出氣孔

所有的光固化3D打印機都需要在打印完成后,再處理一下模型上殘余的樹脂;Formlabs官方提供了手工的后處理套件,包括兩個清洗盒和一些拆除模型、支撐的工具,以及幾十雙可降解的橡膠手套。當然這些不是必買的,也可以自己采購類似的東西。

后處理套件 工具豐富

另外還有兩樣神器——Form Wash和Form Cure。Form Wash用于自動清理殘余樹脂、自動晾干;使用之后發(fā)現(xiàn)它類似一個小號的波輪洗衣機,只不過是用來洗3D打印模型的。

拆封Form Wash

Form Cure則用于深度固化3D打印模型,提升表面質量,提升材料強度等物理性能;我們可以把它理解為一個小烤箱,把模型再烤一烤進行深度加工。至于這兩樣神器要不要買、如何發(fā)揮它們的價值,后文我們再詳細解析。

拆封Form Cure

其實這么多附件和配件,有點超出了我們的想象,也足以見得Formlabs為用戶的使用考慮得細致周到。每一樣配件包裝箱中都有簡單的一頁或幾頁紙,這是快速使用指南,幫助我們快速上手,在這里我們也推薦每一個Form 3買家認真閱讀,絕對事半功倍。


PreForm軟件 真正傻瓜版

產(chǎn)品:Form 3 Formlabs 3D打印機


●PreForm軟件 真正傻瓜版

不只是3D打印機硬件,包括3D切片和打印軟件PreForm也可以用簡單易用來形容,貫徹了Formlabs”以簡單為首要目標“的理念。

在官方網(wǎng)站下載最新版軟件PreForm并執(zhí)行默認安裝。在中國區(qū)已經(jīng)比較好地支持中文語言界面,對于本土用戶來說比較貼心。中間是虛擬的Form 3 3D打印區(qū),鼠標滾輪可縮放方便查看,鼠標右鍵按住拖拽可旋轉視角。左側圖標是快捷設置區(qū),右側是打印機狀態(tài)、打印詳情和適印性列表。用過其它3D打印機的朋友對這種布局應該也會非常熟悉。

PreForm軟件主界面

我們重點推薦的是左側圖標欄的第一項”一鍵打印“,即使從來沒有用過光固化3D打印機,在導入3D模型之后也不需要任何設置,點擊”設置打印件“之后等待片刻,就可以把任務發(fā)送到Form 3 3D打印機上了。而且在虛擬打印區(qū)還可以看到模型的模擬效果,直觀簡單,真正傻瓜式3D打印。

一鍵打印 強烈推薦使用

當然這里也要解釋一下,光固化3D打印通常不直接3D打印模型,因為固化層和打印底板粘連非常牢固,以至于打印完之后很難把模型拆下來,甚至會意外破壞模型完整;通常的做法是添加支撐和底墊,使模型懸空,從而更容易取下并清理。PreForm把這些都考慮在內,通過一鍵打印功能自動計算3D模型合適的傾斜角度、位置并自動添加支撐和底墊,最后再自動切片。使用者需要做的只是等待片刻,把打印任務發(fā)送到Form 3即可,就非常簡單了。

自動添加支撐和底墊 并顯示打印效果

與之搭配使用的是PreForm右側的適印性檢查,當3D模型底部緊貼打印底板、支撐缺失、傾斜角度不理想等可能導致打印失敗的情況出現(xiàn)時,會自動告警并提醒使用者檢查3D模型;而當適印性最佳是則亮起綠色大拇指,也就意味著Form 3將會很好地完成3D打印任務啦!

關注適印性檢查 有助于提升打印成功率

點擊右上角的3D打印機信息,可以選擇打印機列表、查看當前的樹脂類型和打印狀態(tài),以及設置打印層厚度。這里白色通用樹脂層厚支持兩種,分別是快速打?。?00微米)和最高分辨率(50微米),可自主選擇。

選擇3D打印機

另外還有一點貼心之處,就是當安裝PreForm軟件的計算機與Form 3在同一個辦公局域網(wǎng)內時,PreForm軟件自動發(fā)現(xiàn)3D打印機并獲取狀態(tài),我們在打印機列表中直接就能看到,不需要再搜索、添加,更省事兒。

上傳打印任務

上傳打印任務之后,在Form 3屏幕上確認并開始執(zhí)行,就開始3D打印了。下面我們再花一點篇幅,講一講Formlabs的樹脂耗材。


多種樹脂 面向豐富行業(yè)應用

產(chǎn)品:Form 3 Formlabs 3D打印機


●多種樹脂 面向豐富行業(yè)應用

從最初的面向桌面3D打印高精度模型,到現(xiàn)在面向快速原型、打樣、珠寶、牙科、特種陶瓷等多行業(yè)應用,F(xiàn)ormlabs的多種樹脂材料使其3D打印機的用途越來越廣泛,也完全消除了人們對于桌面3D打印只用來制作普通塑料件的看法。

我們拿到了四種不同的樹脂材料進行試用

Formlabs目前有超過20種不同類型的樹脂,包括通用樹脂、工程樹脂、珠寶樹脂、牙科樹脂、陶瓷樹脂等品類,其中某些樹脂還具備多種用途。

豐富的樹脂材料類型

黑白灰的通用樹脂可用于快速原型和模型制作,也支持后期處理、上色;透明樹脂可用于光學、燈光照明組件,也可用于開模;快速樹脂可用于快速打印大尺寸大體積且表面細節(jié)要求不高的樣件,提升效率;彩色樹脂可混合出豐富的本體色彩而無需后期上色,可用于制作彩色樣件。

還有一些樹脂具備更強的物理或化學性能,滿足特殊的樣件需求。工程灰樹脂(Grey Pro Resin)打印件撓曲模量為2.0GPa,拉伸模量為2.6GPa,延展率為13.0%;可用于概念建模或功能原型,適合用來制作一致性測試樣件、注塑零件原型、母模、工裝夾具等。

剛性樹脂(Rigid Resin)經(jīng)過經(jīng)過玻璃復合強化,撓曲模量達到3.7GPa,拉伸模量達到4.1GPa;打印件具備高剛度和光滑的表面,并且不易變形;可用于制作扇葉、夾具、工具、歧管、電器外殼、汽車零件殼體等。

耐久樹脂(Durable Resin)打印件則擁有低模量、高延展率和沖擊強度,并且具備光滑、低摩擦系數(shù)的表面,可用于制作消費品外包裝、襯套、嵌合件、噴壺活塞等。

高韌樹脂(Tough Resin)的打印件結實又耐用,可用于制作需要一定強度的功能原型、卡扣件、組裝件等,尤其適合需要對部件施以短期的壓力或拉力之后恢復原狀的功能或性能測試。

彈性樹脂(Elastic Resin)打印件邵氏硬度為50A(數(shù)字越小硬度越低),既柔軟又具備良好的彈性,可以彎曲或壓縮,適合用來制作穿戴設備原型、醫(yī)護用品、機器人的順應性部件、特效道具等。

柔性樹脂(Flexible Resin)打印件邵氏硬度為80A,兼具強度和彈性,與此可類比的是汽車橡膠輪胎的邵氏硬度通常為70A;這種打印件具備亞光黑色的柔軟表面;可用于制作軟墊、減震設施、人體工學的穿戴設備原型、把手、握柄等。

耐熱樹脂(HighTemp Resin)打印件在238攝氏度高溫下不軟化變形,可用于制作熱水或蒸汽的處理工具、耐熱的殼體或夾具、塞子等等。

Formlabs工程類樹脂 物理特性圖

珠寶首飾專用的澆鑄石蠟樹脂,打印件精細細膩、細節(jié)豐富,且用于失蠟法鑄造充分燃燒無殘留,可制作精美的貴金屬首飾、珠寶。這也是Formlabs經(jīng)營多年的領域,擁有成熟的解決方案。

牙科樹脂又有六種細分種類,可用于制作手術導板、夾板、展示模型、義齒、牙齒蠟模、牙齒矯形器具等等,簡化齒科診療方式,縮短治療和康復周期。

3D打印齒科模型用于教學或診斷

3D打印可澆鑄的齒科蠟模 用于制作金屬義齒

3D打印齒科手術導板

陶瓷樹脂打印件需要經(jīng)過灼燒處理,最終產(chǎn)出的陶瓷部件可耐1000攝氏度高溫,具備良好的絕緣性、低導熱率、耐腐蝕性、耐磨性,以及良好的化學穩(wěn)定性。

可以說光固化3D打印機的質量和性能是基礎,而樹脂材料品類和性能才是決定商業(yè)應用價值的關鍵因素。Formlabs通過研發(fā)、收購和實驗性合作,不斷豐富樹脂類型、改進樹脂性能,才有了今天成功的3D打印應用案例。后文我們再結合樹脂材料,為讀者朋友們做一些介紹。

另外在中國市場,F(xiàn)ormlabs也帶著誠意而來,從2018年起針對四種通用樹脂在中國降價30%。雖然與國產(chǎn)樹脂相比仍然遠遠不是一個價位,但是一方面推廣普及、價格下降需要一個過程,另一方面原裝樹脂耗材的適應性、品質和技術支持都更有保障。對Formlabs樹脂材料有興趣的讀者,可以在官網(wǎng)耗材頁面和官方技術支持頁面查看材料技術說明書等細節(jié)。


印后處理 Form Wash和Cure是否必要

產(chǎn)品:Form 3 Formlabs 3D打印機


●印后處理 Form Wash和Cure是否必要

起初我們拿到Form 3的時候包含了手工印后處理套件,也存在著一個疑問:既然打印完已經(jīng)可以手工處理,那么同為印后處理工具的Form Wash 和Form Cure是否必要呢?

使用一段時間之后我們得到了答案,就是非常必要。樹脂件打印完成之后表面還沒有完全固化,處于比較軟的狀態(tài);即使手工清洗完畢,觸摸起來還有略微黏黏的感覺。而再經(jīng)過Form Cure繼續(xù)固化之后,打印件硬度和強度都進一步提升,區(qū)別比較明顯。當然Form Wash套件可以設定時間自動清洗,節(jié)省了手工的工作量,也比較好用。

這兩樣配件用起來也很簡單。為Form Wash注入8-10升90%濃度以上的異丙醇IPA,這是一種電子行業(yè)常用的清洗劑,用來清洗電路板或清潔掃描鏡頭,也是Formlabs官方推薦的清洗劑;我們使用了95%的乙醇酒精,與玩家和從業(yè)者交流也發(fā)現(xiàn)使用高濃度酒精是比較普遍的情況,不易購買異丙醇的讀者可以使用高濃度酒精代替作為清洗劑。注意:異丙醇屬于易燃的危險化學品,購買和使用需要遠離火源并做好防護措施,建議咨詢經(jīng)銷商獲得使用指導。

Form Wash清洗中

由于已經(jīng)清洗五個打印件因此箱體中的清洗劑明顯渾濁;對于頻繁打印的重度用戶或要求精確高質量表面細節(jié)的用戶,建議一臺Form 3 3D打印機配兩臺Form Wash進行二次清洗,并且使二次清洗的Form Wash酒精中的樹脂濃度保持在1-2%較低水平。

通電之后將打印件放入清洗劑中,根據(jù)材料清洗指南設定時間并啟動,F(xiàn)orm Wash底部的波輪自動旋轉,類似波輪洗衣機的原理;到時間之后自動升起打印件并控干,就清洗完成了。Formlabs官方的材料清洗指南可以在這里查詢。

清洗完成自動升起 晾干打印件

每次清洗完成之后,在清洗劑溶液中放入浮子(液體比重計),來觀察評估清洗劑中樹脂的濃度。當樹脂濃度超過5%時,繼續(xù)使用會在模型表面留下比較明顯的樹脂殘留,此時Formlabs官方建議更換全新的清洗劑。

接下來用Form Cure加強固化。將金屬網(wǎng)倒扣放入Form Cure并放入清洗完畢的打印件,根據(jù)材料固化指南設定固化時間和溫度,啟動再固化過程。Form Cure內部有兩組405納米光源與Form 3的LPU光源波長相同,可以對打印件進行再固化;底部轉臺則使打印件的再固化更加均勻。同樣根據(jù)樹脂類型不同等待5分鐘到2小時不等的時間,取出打印件就完全處理完畢了。

Form Cure固化中 仔細看有藍色的燈光照射打印件

固化完成

根據(jù)我們的使用經(jīng)驗,由于3D打印花費的時間遠超過清洗和后固化用時,因此對于工作室、商業(yè)機構而言2-4臺Form 3 3D打印機搭配一套Form Wash 和Form Cure是沒有問題的,把錢花在刀刃上。


3D打印效果 四種不同樹脂

產(chǎn)品:Form 3 Formlabs 3D打印機


●3D打印效果 四種不同樹脂

來看使用Form 3打印白色通用樹脂、高韌樹脂、耐熱樹脂、快速樹脂的打印件效果。打印時好像打印底板從樹脂槽中將模型拔出來,完成后取下打印底板并安裝在手柄上,用撬板工具撬下附著在底座上的模型;實際使用發(fā)現(xiàn)底座四周是翹起來的,方便撬動,比較容易取下模型。

像是打印底板把模型“拔出來”的感覺

底板裝在手柄上固定

使用撬板插入并略微用力撬起

之后使用手工處理套件或Form Wash清洗模型表面殘留的樹脂,用附件中的斜口鉗去除支撐和底墊;再用Form Cure參照樹脂材料固化手冊進行再固化。Bingo!打印件就全部完成,可以使用了。

手工處理套件清洗殘留樹脂 使用Form Wash清洗效果更佳

使用白色通用樹脂打印一體化測試模型,10/20/30mm立柱打印完整清晰,形狀均勻、表面細膩。

一體化測試模型3D打印效果 模型來自thingiverse

10/20/30mm高度立柱 模型來自thingiverse

X/Y方向上的10/20/30mm長度立壁均勻完整,形狀清晰明確,具備很高的成型質量。打印2/5/10/15/20/25mm跨橋結構全部完整清晰,懸空的橋梁平整均勻,效果不錯。

10/20/30mm長度立壁 模型來自thingiverse

另一個方向的10/20/30mm長度立壁 模型來自thingiverse

跨橋3D打印效果 模型來自thingiverse

打印4/6/8/10mm空心圓筒形狀完整,內壁、外壁均清晰干凈。打印4/6/8mm圓孔干凈利落,形狀均勻;打印4/3/2mm寬度的長方形孔也有類似的效果。

空心圓筒3D打印效果 模型來自thingiverse

打印立壁上的縫隙,多條縫隙寬度均勻一致,準確還原數(shù)字模型。打印10/20/30/40/50/60/70/80/15/45/75度懸空斜面都沒有問題,斜面上表面和下表面平整均勻,沒有凹凸或斷裂??傮w而言Form 3打印一體化測試模型表面細膩,形狀還原出色,肉眼幾乎看不出層紋,效果上佳。

縫隙3D打印效果 模型來自thingiverse

15/30/45/60/75度懸空斜面 模型來自thingiverse

10/20/30/40/50/60/70/80度懸空斜面 模型來自thingiverse

我們還使用白色通用樹脂打印了埃菲爾鐵塔模型,大約12cm高、5.4cm見方,塔內部縱橫交錯的骨架清晰明確,塔尖的四角形結構和圓球均準確還原,包括塔二層細小的圍欄也基本完整清晰,打印質量非常出色,甚至超出了我們的想象。以至于同事們看到之后紛紛要求打印出來作為禮物贈送給他們。

埃菲爾鐵塔3D打印效果 模型來自thingiverse

二層細小的欄桿結構也比較完整 模型來自thingiverse

塔尖細節(jié)清晰 模型來自thingiverse

使用高韌樹脂打印拼裝的夾子,打印效果細膩,夾子強度也比較好,而且具備磨砂的半透明效果。高韌樹脂的打印件具備1700Mpa的拉伸膜量,經(jīng)過再固化處理后更可提升至2700MPa,擁有較強的抗壓性和抗拉伸性,不易變形,適合做卡扣、外殼、夾具等需要承受一定作用力的部件。

高韌樹脂3D打印拼裝夾子 模型來自thingiverse

使用耐熱樹脂打印水杯蓋,形狀清晰完整,表面細膩光滑,杯子泡茶、沖速溶咖啡的時候正好蓋在杯子上。也具備磨砂半透明的效果。耐熱樹脂在238攝氏度和0.45MPa條件下不軟化變形,用于制作處理熱水或蒸汽的工具、零件原型完全沒有問題,更理想的應用是試制注塑模具、熱風槍管口等需要良好耐熱性能的部件。

耐熱樹脂3D打印杯蓋 模型來自thingiverse

熱水 注意仔細看上面還有水蒸氣

用作杯蓋

理想應用是試制注塑模具

使用快速樹脂打印工具掛板上的鉆孔夾具,層厚精度設定為300mm,打印過程僅花費一個多小時,相比其它樹脂效率提升10倍以上,用于較大的樣件原型尺寸測量、形狀迭代、夾具設計再合適不過。

快速樹脂3D打印鉆孔夾具 模型來自thingiverse

鉆孔夾具用來給工具板均勻打孔 圖源thingiverse

最后我們還使用白色通用樹脂打印了來自病患口腔真實掃描的下頜齒模,清洗并再固化之后良好地還原了3D數(shù)字模型的真實效果。需要說明的是Form 3有專門針對齒科應用的專用樹脂,層厚精度最高達到25微米,用于手術導板、義齒、牙齒蠟模、牙齒矯形器具、教學模型等專業(yè)齒科應用,3D打印效果更優(yōu)于此處白色通用樹脂的效果。

病患口腔真實掃描下頜齒模 3D打印效果

由于時間關系我們沒有進行量化的3D打印效率測試,在這里做個概化的描述。3D打印軟件PreForm自動設定角度、添加支撐和底座、切片的效率是比較快的,切片后上傳到Form 3根據(jù)3D模型大小和復雜程度需要花費幾分鐘到十幾分鐘不等的時間,這也和測試中使用的無線網(wǎng)絡網(wǎng)速有關;開始打印后Form 3準備樹脂槽、補充樹脂花費時間較短,開始固化后切片首層固化時間較長,應該是為了首層與打印底板更好的附著性,避免剝離時與底板脫離,提升打印成功率。

3D打印測試模型用時一覽

測試中打印的模型用時都在幾個小時到十幾個小時的水平,較大的打印件在下班前啟動打印,第二天上班基本就能收獲打印成品;效率可以接受。而快速樹脂打印速度最快,僅用時1小時20分鐘,在精度要求不高的快速原型迭代應用方面具備優(yōu)勢。

本次測試3D打印的模型全家福

最后有幾點需要說明的事項。一是光敏樹脂有毒性,可能對皮膚造成刺激,在拆卸或清理打印件、收納樹脂槽和樹脂盒過程中應避免直接接觸,需要佩戴后處理套件中的黑色橡膠手套;二是Formlabs樹脂耗材均經(jīng)過了EC安全等級認證,不需要特殊環(huán)境,可以與其他辦公用品一樣在普通辦公室環(huán)境中使用;三是Formlabs樹脂降低了揮發(fā)性,測試的四種樹脂只有快速樹脂有較明顯的氣味,另外三種在3D打印機上蓋閉合的情況下幾乎沒有氣味。

整個試用和測試的過程中,PreForm軟件操作簡單快捷,F(xiàn)orm 3 3D打印機自動化、智能化程度較高,沒有出現(xiàn)任何打印失敗的情況,打印質量非常出色;更換樹脂盒和樹脂槽的過程中偶爾出現(xiàn)樹脂槽刮板異常、進料異常的情況,也可以通過觸摸屏快速了解打印機狀態(tài)、排除異常并恢復打印。是比較簡單好用的。


應用案例 Formlabs挖掘潛能

產(chǎn)品:Form 3 Formlabs 3D打印機


●應用案例 Formlabs挖掘潛能

光說不練假把式,其實Formlabs 的光固化3D打印硬件和材料解決方案已經(jīng)在多個行業(yè)開始應用,包括建筑、藝術設計、音頻、牙科、教育、工程、娛樂、醫(yī)療、珠寶、制造等多個領域。2017年New Balance與Formlabs合作,利用回彈樹脂(Rebound Resin)生產(chǎn)3D打印中底,并用在全新的990 Sport TripleCell跑鞋上,而這時一種全新開發(fā)的專用樹脂材料。Formlabs根據(jù)用戶需求和使用反饋開發(fā)新型樹脂材料,并實現(xiàn)商業(yè)價值。

New Balance 990S跑鞋采用Formlabs 3D打印中底

TACK設計工作室在Formlabs的幫助下大大提升交付效率。過去TACK設計工作室用普通的通用樹脂打印設計樣件,大約花費10小時,每天每個3D打印機生產(chǎn)一件;盡管相比外包加工而言已經(jīng)快了不少,不過還是有更快的辦法——Formlas研制出快速樹脂(Draft Resin),同樣的設計零件現(xiàn)在只需要2個多小時就能打印出來,效率提升了四倍。

快速樹脂為設計樣件提速

在大眾消費品領域同樣不乏應用案例。吉列利用Formlabs Form 2 3D打印機為顧客提供個性化的剃須刀柄定制服務,推出Razer Maker系列剃須刀;目前已經(jīng)有48種不同形狀和材質的剃須刀柄供消費者選擇。設計師從仿生學、建筑學和工程技術中汲取靈感,創(chuàng)作出獨特的剃須刀柄形狀,而傳統(tǒng)制造很難實現(xiàn)的形狀,現(xiàn)在吉列波士頓總部只需要使用Form 2 3D打印機就能制造出來,而且直接用于最終產(chǎn)品。

吉列利用Formlabs方案直接3D打印剃須刀柄

個性化的造型和材質

此外Formlabs的合作方還包括谷歌、索尼、特斯拉、福特、哈佛大學等等,F(xiàn)ormlabs利用SLA&LFS 光固化3D打印技術為設計和生產(chǎn)提供更高的效率和更強的解決方案。

試用總結:試用和測試Form 3 3D打印機大約十天時間,已經(jīng)給我們帶來很多驚喜,不過還遠遠沒有挖掘出它的潛能。在此我們總結出以下的優(yōu)缺點:

優(yōu)點:

1,高精度,打印件表面非常細膩,形狀塑造能力強,細微的細節(jié)還原準確,在50微米以上精度打印的情況下肉眼看不出層紋;

2,快速上手,PreForm軟件和Form 3硬件均有第一次使用向導,按照向導提示很快能夠完成初裝和設置,開始3D打??;

3,簡單易用,F(xiàn)orm 3的多個傳感器使它成為一款智能、人性化的桌面3D打印機,通過聲音告警和彩色觸摸屏的提示可以準確了解到3D打印機的工作狀態(tài),并快速排除意外的異常狀況,大大減少人工干預;

4,操作直觀,彩色觸摸屏用起來類似智能手機,簡單易懂;如果后續(xù)能夠加入中文語言支持就更好了;

5,豐富的樹脂材料,大大擴展了Form 3的應用范圍;目前我們測試的樹脂材料和打印件僅僅是冰山一角,它的應用前景非常廣闊;

6,極高的穩(wěn)定性,在使用過程中沒有出現(xiàn)打印失敗的情況,穩(wěn)定性好、打印成功率非常高,是給力的桌面制造工具;

7,豐富的后處理套件,使用手工處理套件、Form Wash 和Form Cure能夠完善地對打印件進行深度處理,而且用起來也比較簡單;推薦設計、制造、工程等商業(yè)用戶采用Form Wash 和Form Cure;

8,豐富的連接性,F(xiàn)orm 3支持USB、有線網(wǎng)絡、無線網(wǎng)絡連接,并且設置開啟后可支持遠程打印,接入友好;

9,辦公室環(huán)境友好,不需要特殊的電氣或安全環(huán)境,普通辦公室就可以使用,結合第八條能實現(xiàn)隨時隨地的快速桌面制造;

缺點:

1,個別樹脂槽的刮板安裝后,打印時會出現(xiàn)脫落的現(xiàn)象而暫停打印,需要手工調整刮板位置并重新安裝到位;

2,F(xiàn)orm Wash和Form Cure不能與軟件聯(lián)網(wǎng),沒有更直觀的任務完成通知;

3,F(xiàn)orm 3 3D打印機觸摸屏不支持中文語言界面。

總的來說,官方定價39999元的Form 3 3D打印機對個人愛好者來說有些貴,但絕對物有所值;尤其是對于設計、工程、制造、牙科等商業(yè)應用而言,會是一個給力的生產(chǎn)工具。加上Formlabs在中國區(qū)已經(jīng)實行和正在路上的樹脂耗材優(yōu)惠策略,我們可以用“真香”兩個字來作為本文的結尾。

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