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慧正資訊：3D打印的概念已經日趨成熟，但是在成熟化工業化方面還遭受了很大的掣肘。傳統的3D打印為了打印大型物體需要是用更大的零件，但是換用更大的零件則必然犧牲速度、產率和分辨率。這種量度和精度的矛盾問題成為3D打印工業化發展的門檻。
西北大學的Chad Mirkin和George B. Rathmann教授介紹：“如果我們能夠在不受材料原料和尺寸限制的情況下進行快速大量打印，我們將徹底改變制造方式。HARP準備做到這一點。”
HARP（high-area rapid printing）技術是基于0.2平方米，高度為4米的打印機床，可以在一個小時內打印約半米高的零件。這是3D打印領域的創造性技術革新。這意味著它可以一次打印單個大型零件或者多個小型零件。基于這項技術，Chad Mirkin等人也創辦了名為AZUL3D的公司。Chad Mirkin教授預計這種全新的3D打印技術將于18個月后投入市場。
3D打印的AZUL3D公司logo
若這項技術成功，則是對于傳統的生產方式一次偉大的革新——沒有模板，無需零件，完完全全的按需生產。
HARP是通過垂直打印的方法，用紫外線固化樹脂。這個技術可以打印具有良好機械性能的陶瓷零件。此外，Mirkin等人使用“液態特氟龍”（Teflon，聚四氟乙烯）在界面上循環冷卻降低界面的熱量，從而大大提高了打印速度。這篇文章以Rapid, large-volume, thermally controlled 3D printing using a mobile liquid interface為題發表在《Science》雜志上。
圖1. 有望連續打印的流動界面剖面圖。A. HARP打印方法示意圖；B. 不同流蘇條件下打印不見的打印速度分布；C. 打印零件滑移邊界剖面圖。
當前限制3D打印速度的主要因素時高速打印時會在端口產生大量的熱量（有的時候超過180℃）。這不僅會影響3D打印機的使用壽命，還會影響打印零件。速度越快，打印機產生的熱量就越大。Walker說：“當這些打印機高速運行時，樹脂的聚合會產生大量的熱量。” “他們沒有辦法消散它。”
西北大學的教授通過“液態特氟龍”避免了這個問題。HARP通過窗口投射光線以固化垂直移動板上的樹脂。循環冷卻的液體聚四氟乙烯在端口上流動帶走多余的熱量。
“我們的技術像其他技術一樣產生熱量，”Mirkin教授說，“但是我們有一個可以散熱的界面。”Hedrick補充說：“液體粘附性差，可以防止循環冷卻液體粘附到打印機本身。” 這種方法將打印機的打印速度提高了上百倍。
圖2. 3D打印部件（硬聚氨基甲酸酯樹脂）紅外熱成像圖。A 固定式打印界面 B 流動式打印界面 C 循環冷卻的流動打印界面。
圖3. 可工業化生產的材料和液體 A 3D打印的具有各向同性力學性能的聚氨酯丙烯酸酯樹脂狗骨狀材料，其性能可與工業澆筑相媲美；B HARP可實現高分辨率和精細化打印 C 在打印成果和它的CAD設計文件顯示的體積相關性為93%。藍色和紫色部分分別代表打印物體和其CAD模型。D 掃描打印3 mm厚的骨狀材料時垂直于打印面的移送軌跡。E 對輪廓測量數據的分析。F 打印不同尺寸的狗骨狀材料時，最大拉應力基本保持不變。
圖4. A 一個堅固的，可加工的多孔聚氨酯丙烯酸酯零件。傳統的非連續逐層打印技術通常在打印垂直方向上的孔狀結構時出現分層和斷裂。B處理后的碳化硅陶瓷打印結構。C和D 一種打印的丁二烯橡膠結構分別在自然條件和受力時的照片。E 聚丁二烯橡膠壓縮后恢復原裝。F ——1.2 m硬聚氨脂丙烯酸酯印刷時間不到3小時。
當前工業制造使用的制造方法過程繁瑣，通常需要預先設計的模具再進行組裝填充。這些模具昂貴，難以重復利用且占地面積大。
盡管3D打印正從實驗室過渡到工業領域，但目前3D打印機的尺寸和速度將其限制于小批量生產。HARP是第一臺可以處理大批量的大零件和小零件的打印機。Mirkin說：“當您可以快速，大尺寸打印時，它確實可以改變傳統的制造方式。” “使用HARP，您無需模具也無需任何零件的倉庫，就可以建造任何想要的東西。您可以按需打印任何您可以想象的東西。”
HARP一旦成熟化使用，將是一次偉大的工業技術革新。
1. 全新3D打印機將在未來18個月內投入商用
2. 可以安全地打印堅硬，耐用的零件以及彈性物體
3. 創新的循環液體，耗散熱量，從而突破了傳統立體光刻3D打印的限制
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