Nexa3D：解鎖如何將聚合物增材制造生產(chǎn)效率提高20倍

導讀：更短的循環(huán)周期對于3D打印的生產(chǎn)效率至關重要，但這并不是唯一的影響因素。如何為增材制造選擇合適的零件、前期的生產(chǎn)準備工作以及后期處理，同樣會對3D打印總的吞吐量產(chǎn)生巨大的影響，而這一切都需要協(xié)同工作以實現(xiàn)最大的生產(chǎn)效率。

一直以來，增材制造（AM）一直被局限在小批量、高成本或高復雜性的零件制造上。這一直是在生產(chǎn)中更廣泛地采用AM的障礙，而且理由看起來也很充分。從純粹的直接成本角度來看，低的建造率往往導致設備占到生產(chǎn)成本的50%以上。為準備AM作業(yè)而投入的精力和時間以及費力的后處理要求進一步縮小了增材制造具有經(jīng)濟意義的窗口。

Nexa3D是一家增材制造解決方案公司，針對于光聚合物增材制造工藝的每個階段它有一整套成熟的技術方案。憑借更高的打印速度和更大的16升（61立方英寸）的構建室，Nexa3D說他們的打印速度可以達到同類打印機的6.5倍，但這與題中聲稱的生產(chǎn)力提高20倍還依舊相差甚遠。

△Nexa3DNXE 400 3D打印機擁有極高的打印速度，

△上圖顯示了50個文丘里管是如何在27分鐘內打印出來的。

增材制造中的經(jīng)濟學

AM的主要成本構成是：

資本折舊——這包括3D打印機，但也包括任何必要的后處理設備。資本利用率直接受到打印機的速度和尺寸的影響，這決定了一天可以生產(chǎn)的零件數(shù)量。

材料成本——AM的材料成本往往需要一個與傳統(tǒng)制造不同的計算方法。最初的材料成本可能會更高，但產(chǎn)量通常會更高，廢品很少。然而，一些AM工藝有隱藏的材料浪費過程，這可能取決于材料特性、生產(chǎn)的幾何形狀和使用的后處理方法。

勞動成本——AM的作業(yè)過程包括文件準備、機器裝載/卸載和后處理。勞動力成本在很大程度上取決于設備生產(chǎn)力、硬件和軟件的自動化以及每個零件的具體后處理要求。

提高AM生產(chǎn)率涉及到解決這些問題中的每一個環(huán)節(jié)。例如，一個更快、更可預測的構建程序準備過程可以減少勞動力，使工作運行得更快，并可以降低達到所需質量標準的難度。更快的打印和每次制造更多零件的能力提高了設備利用率。更準確和可預測的打印能力，可以通過更有效的支撐物移除和可能消除的二次加工（如機械加工），大大降低后期處理成本。所有這些加起來，做好這一切就是實現(xiàn)3D打印生產(chǎn)力的巨大改善的方法。

Nexa3D如何解決整體AM生產(chǎn)力問題

設計和制造更復雜的零件的能力也許是討論最多的AM所體現(xiàn)出的經(jīng)濟效益，因為它能夠用一個打印的零件來取代裝配件，這些成本效益可以是非�？捎^的。但是，為AM選擇合適的零件，并迅速將這些零件送入高效的生產(chǎn)過程，則是另一回事，因為你如何去準備構建程序是至關重要的。

這一切都要從AM軟件開始。NexaX2.0是一個基于AI的軟件應用，它通過硬件、軟件和化學的相互作用，提供打印準備和3D打印機管理。隨著API與其他軟件的整合，NexaX能夠實現(xiàn)打印部件的新特性，同時實現(xiàn)工藝穩(wěn)定性、生產(chǎn)規(guī)模、穩(wěn)定的產(chǎn)品質量、更高的產(chǎn)量和出色的機械性能。它提供了各種工具來幫助提高總的工藝效率，如快速的文件準備，如何堆放零件以達到最大產(chǎn)量，甚至如何放置支撐物以方便拆卸。

△NexaX2.0是一個基于AI的軟件應用程序，提供打印準備和3D打印機管理。

憑借異�？焖俚膶Ｓ星衅�算法和自動支持生成，NexaX軟件將工藝和幾何算法與端到端工作流程相結合，以優(yōu)化零件生產(chǎn)。該軟件包括一系列廣泛的自動化功能，包括：

1)      自動文件準備

2)      零件重新縮放和復制能力

3)      自動生成最佳支撐

4)      格子生成工具和網(wǎng)格固定

5)      自動檢測零件的碰撞和越界情況

6)      精確的零件打印時間和樹脂消耗量估算器

7)      獨特的鏤空和穿孔工具

8)      遠程管理和實時打印查看功能

9)      Nexa3D NexaX 2.0 軟件自動化

△Nexa3DNexaX可以自動進行構建準備，具有自動支持放置等功能。

NexaX 2.0軟件還與Ximplify™完全兼容，Ximplify™是Nexa3D的自動化3D打印決策支持門戶，它加速了設計師和制造商大規(guī)模采用增材制造的能力。Ximplify在幾分鐘內掃描由數(shù)千個零件組成的材料清單，為增材制造選擇理想的候選人。它確定了3D打印可以匹配或超過其他工藝替代品的生產(chǎn)成本的突破點，并可以就何時適合與服務局合作以及何時適合在內部進行生產(chǎn)提出建議。該軟件還包括與Nexa3D的大型和不斷增長的材料組合的無縫集成，甚至可以為任何給定的零件提出材料替代建議。

更快的打印

Nexa3Ds的光聚合過程非常快，它基于LSPc技術（潤滑劑子層光固化），大大加快了從一層到另一層的時間。SLA打印機是 "倒置的"，這意味著它們是顛倒著打印的，而且它們是靠桶底或桶膜來固化的。在Nexa3D打印機中，光線通過通道和導光板向上投射，以確保整個構建區(qū)域的均勻性。光線通過一個LED光罩，在那里得到精細的像素化，以確保邊緣到邊緣零件的一致性和準確性。通常情況下，必須小心翼翼地將零件從大桶中剝離出來，這通常是一個緩慢而精細的操作。LSPc技術利用了一種自潤滑的柔性薄膜，它可以防止粘附在打印件和底層絲網(wǎng)上，從而使打印速度大大加快。為了確保工藝的一致性，還集成了一個熱管理系統(tǒng)，以克服高速打印產(chǎn)生的熱量積聚。

△在2.5小時內，用xCE黑色材料在一次構建中打印了2050個滑輪，這相當于每分鐘生產(chǎn)13個零件。

LSPc技術使生產(chǎn)周期時間和產(chǎn)量得到了極大的改善。由于輸出的速度完全基于構建的垂直高度，無論你打印多少個零件，總的打印時間都是一樣的。在最高速度下，該過程可以實現(xiàn)每2.5分鐘一個垂直英寸。即使在這個速度下，打印機也能達到注塑的質量，具有尖銳的角度、光滑的表面和完美的圓孔�？偟膩碚f，LSPc工藝使生產(chǎn)速度比同級別的其他3D打印機快6.5倍。

此外，Nexa3D 400型號包括一個16照射頭的構建量，比其他基于SLA和DLP的技術高出2.5倍。這允許更大的部件，或每次構建更多的部件，具有更高的吞吐量，并最終降低部件成本，所有這些都具有更高的像素（76.5微米）和各向異性的打印。

集成清洗和固化

對于優(yōu)化整個光聚合物打印過程來說，同樣重要的是如何進行后期處理。由于Nexa3D打印工藝的精度和分辨率，零件很少需要二次加工，如機械加工。但零件會需要清洗和固化，Nexa3D已經(jīng)開發(fā)了集成站，可以有效地執(zhí)行這些任務，并能在同一底板平臺上完成這兩項工作。

xWash是一個為Nexa3D打印機設計的清洗站，它使用為3D打印和可持續(xù)性而優(yōu)化的專有清洗劑。要把一個零件從打印機移到清洗站，你只需把帶有零件的底板滑出來，然后把它滑到清洗機里，它就會被自動處理。洗滌器提供了一個完全可調的清洗周期，從預編程的清洗配方開始，使用戶能夠根據(jù)零件的幾何形狀和材料來優(yōu)化周期。這有助于在幾分鐘內實現(xiàn)對各種零件的高效和一致的清洗。為了最大限度地提高產(chǎn)量，它可以同時容納兩個構建板。

△xWash提供了一個完全可調的清潔周期，并配有預編程的清潔配方。

xCure的設計初衷是為了能夠批量生產(chǎn)性能良好的光聚合物部件，同時還便于保證部件和打印機的一致性。它還配有規(guī)定的零件加工菜單，采用相同的工藝控制，以實現(xiàn)高尺寸精度和結構完整性，無論零件大小或復雜程度如何。與清洗機一樣，該設備也是作為Nexa3D的400系列打印機的配套設備，可同時固化三個構建板，或將零件放在半透明的架子上，單獨進行固化。

該固化站使用高功率LED，在雙波長下運行，以及連續(xù)的紫外線和熱固化模式。它按照全球工業(yè)結構和安全標準建造，以三種固化模式運行：僅紫外線、僅加熱和紫外線+加熱。

△xCure的設計是為了持續(xù)和快速地保證在生產(chǎn)數(shù)量上所需的光聚合物部件特性。

3D打印材料

一個成功的增材制造操作的另一個關鍵組成部分是識別和采購符合物理性能要求和適合特定3D打印部件的可加工性標準的樹脂。為此，Nexa3D與世界領先的材料供應商建立了合作關系，包括漢高、巴斯夫、科思創(chuàng)、贏創(chuàng)和阿科瑪，以充分發(fā)揮高性能聚合物的潛力，為更快、更經(jīng)濟的原型設計周期和持續(xù)滿足與功能原型相同標準的系列生產(chǎn)量身定制。

△Nexa3D已經(jīng)與世界領先的材料供應商建立了合作關系，包括漢高、巴斯夫、科維斯特羅、贏創(chuàng)和阿科瑪，以開發(fā)特定應用的光聚合物樹脂。

這些材料是為LSPc工藝定制的，以提供高速加工、耐用性和準確性。在目前的樹脂陣容中包括：

1)      xGPP半透明——適用于半透明、剛性、多用途的高性能部件。

2)      xGPP灰——具有出色的表面光潔度和真實的設計細節(jié)，xGPP-Gray是豐富的模型紋理的理想選擇。

3)      xCE白和xCE黑——高性能聚合物，用于生產(chǎn)最終使用的塑料部件和注塑工具。

4)      xABS黑——高性能、高模量材料，具有優(yōu)良的彎曲和拉伸物理特性，并具有相對較高的伸長率。

5)      xFle——類似于TPU的材料，是打印握把、墊圈、密封件以及運動服和鞋類原型的理想材料。

6)      xPeek——耐高溫材料，HDT為230°C。xPeek非常適合用于工具和其他需要高耐熱性的應用。

至于挑選材料，Nexa3D通過其Ximplify自動3D打印決策支持門戶網(wǎng)站提供幫助。除了分析哪些零件最適合3D打印外，Ximplify將推薦最佳的打印機和材料，以最大限度地提高性能，并提供完整的零件成本和投資回報分析。該應用程序將為一個零件推薦材料，考慮到功能要求和材料的可加工性。簡單地說，它能找到最快的方法來制造你需要的零件。在每個環(huán)節(jié)結束后，Ximplify會自動生成一份報告，以支持整個決策和實施過程。

熊友們想要了解更多關于Nexa3D打印機和軟件的信息可以訪問Nexa3D的官方網(wǎng)站（https://nexa3d.com/?utm_source=g ... 00-20x-Productivity）。