摩方精密：微型立體光刻 (PµSL)分辨率可到2微米！

導讀：增材制造常被用于制造體積小或幾何復雜性高的零件，這些零件通常很昂貴或難以使用傳統(tǒng)技術制造。自 2016 年成立以來，Boston Micro Fabrication(BMF) 一直在滿足另一種市場需求——小型高精度零件。那么，BMF的技術和設備發(fā)展到什么程度了呢？具有什么優(yōu)勢？


Boston Micro Fabrication(BMF)——摩方精密科技有限公司
摩方精密科技有限公司(BMF，Precision Tech Inc.)成立于2016年，專注于高精密3D打印領域，是全球高精密3D打印技術及精密加工能力解決方案提供商。摩方精密采用面投影微立體光刻（PμSL: Projection Micro Stereolithography）技術，該技術具有成型效率高、加工成本低等突出優(yōu)勢。目前，摩方精密總部位于中國重慶，在中國深圳、美國波士頓、英國倫敦、德國法蘭克福、日本東京均設有分支機構，擁有來自全球33個國家1400多家合作客戶。

2022年還開設了BMF 圣地亞哥研究所 (SDRI) ，是位于加利福尼亞州圣地亞哥的一個新的研發(fā)中心，專門用于開發(fā)和孵化由 BMF 的微型 3D 制造平臺獨特支持的最終產品創(chuàng)意。新中心將與 BMF 在深圳、重慶、東京和波士頓的其他工程團隊和研究中心合作，從事研究和工程工作。

自 2018 年下半年交付首批系統(tǒng)以來，BMF 的 300 多個微型 3D 制造系統(tǒng)已被全球客戶采用。這些系統(tǒng)被用于原型設計、開發(fā)、研究和生產鑒定。最接受該平臺的行業(yè)領域包括電子、光學/光子學、醫(yī)療設備、微流體和生命科學等領域。BMF Institute 的啟動標志著公司邁向了牙科、生物醫(yī)學和生命科學行業(yè)產品化應用的一個新領域。

基于投影微型立體光刻 (PµSL) 技術
由于市場上現有技術未能充分滿足增材制造市場的高價值需求，BMF 推出了Projection Micro Stereolithography 或 PµSL 平臺。這些零件通常為厘米級，公差要求通常在幾十微米范圍內。數十家工業(yè)客戶已經測試并利用這些系統(tǒng)進行開發(fā)，證明了此系統(tǒng)具有生產終端部件的潛力。BMF將改進平臺并確保滿足生產要求，繼續(xù)努力滿足這些客戶的需求


PμSL 3D打印技術的成型過程，首先使用建模軟件構建出三維結構模型；接著使用切片軟件對三維模型以一定大小的層厚進行切片處理，得到一系列具有特定圖案的二維圖片；然后采用PμSL 3D打印系統(tǒng)對切片后的每一層圖案進行整面投影曝光；反復重復上一步驟并層層堆疊最終成型出所需的三維結構。



PμSL技術采用整面曝光，其中曝光圖形由DMD控制產生。因此，一般情況下，PμSL 3D打印系統(tǒng)的最大成型幅面取決于光學分辨率大小以及DMD像素點數量，DMD成像芯片尺寸固定，通過投影鏡頭只能實現固定的投影幅面。最大成型幅面與系統(tǒng)光學分辨率呈矛盾關系，即當提高系統(tǒng)光學分辨率時，其最大成型幅面相應減小。拼接技術很好地解決了這一矛盾，使得高分辨、大幅面、跨尺度打印得以實現。


△PμSL技術與其他3D打印技術的對比

Boston Micro Fabrication 是基于投影微型立體光刻 (PµSL) 技術的先進增材制造解決方案的全球領導者。全球許多領先的公司都在采用 PµSL 技術3D打印具有超高打印分辨率 (2µm~50µm) 和打印公差 (+/- 10µm ~ +/- 25µm) 的微結構。微型精密3D打印是適用于各行各業(yè)各種的極佳制造工藝，BMF能夠給與零件極高的設計自由度，使其具有自由的幾何形狀、超高分辨率、精確度、復雜性和可重復性，其尺寸和公差與微型注塑成型零件相當。今天南極熊將重點介紹Boston Micro Fabrication 的 2μm 系列打印機，BMF還研發(fā)了10μm、25μm的打印機，供用戶根據需要進行選擇。



2μm 系列打印機具有以下幾個優(yōu)勢：
●可定制的高分辨率光學系統(tǒng)和運動平臺（分辨率低至2μm）
●分步重復過程，可同時實現高分辨率和大面積
●可控加工技術生產高精度 3D 打印物體
●實時圖像監(jiān)控、自動對焦和曝光補償
●帶有microArch圖形界面系統(tǒng)和客戶參數設置的操作軟件


此款打印機共有兩種型號，microArch® S130 和 microArch® S230 ，兩者的主要區(qū)別是打印尺寸，S230為 50 x 50 x 50 mm，而S130 為 50 x 50 x 10 mm。除了光敏樹脂外，microArch® S230 還可以打印陶瓷零件。總而言之，microArch 3D打印系統(tǒng)能夠實現超高分辨率、大面積打印，用于工業(yè)原型制作和小批量生產。

應用場景


●醫(yī)療領域：3D 打印已經徹底改變了醫(yī)學界治療患者的方式，從支架到假肢再到手術規(guī)劃，都可以看見3D打印的身影。添加生物相容性材料，可能性是無限的。microArch系列3D打印機能夠實現2µm分辨率，是為醫(yī)療 3D 打印應用打印一次性醫(yī)療組件的完美工具。


●電子產品：電子行業(yè)受益于大量新型 3D 打印應用,隨著消費者和企業(yè)希望在制造越來越小的設備的同時提高性能，電氣元件和連接器的創(chuàng)新也在不斷發(fā)展傳統(tǒng)的制造技術有時不再適合生產，微型3D打印提供了生產這些復雜且小型的設計的新方法。



●微流體：各行各業(yè)已經開始為生產和開發(fā)應用實施微流體技術。醫(yī)學和藥物研究領域不斷尋找通過芯片實驗室和其他設備等工具模仿人體的方法。這些產品的微型 3D 打印開辟了新的能力，不僅可以創(chuàng)建更精確和復雜的系統(tǒng)，而且可以以目前無法實現的成本和速度實現。


●微型機械裝置：任何通過使用小型高精度組件來擴展功能和性能的產品，如閥門、泵、傳感器、揚聲器、麥克風等都可以通過微型3D打印進行制造。如今，這些部件很難成型或加工，而且成本高昂。microArch 系列開辟了新的功能范圍和幾何自由度，這在歷史上是當前增材制造平臺無法企及的。




●教育/研究：創(chuàng)新的世界不斷變大，但零件卻越來越小。通過使用微型 AM 平臺，學術界可以獲得突破產品設計、藥物發(fā)現、微過濾和 MEMS 的研究界限，拓寬了研究的廣度和深度。