Naujas aspektas: kaip pradedančioji įmonė pertvarkė tiksliąją gamybą

Bendradarbiaujant su BMF

Tradicinė gamyba susiduria su dideliais iššūkiais, kai įpareigoja greitai sukurti mažus komponentus, kurie apima labai sudėtingas, smulkias, tiksliai sukurtas struktūras, tokius kaip miniatiūrinės jungtys ir mikrolęšiai endoskopams. Visoms šioms dalims reikalinga aukščiausios klasės preciziška gamyba, kad būtų sukurtas tikslus paviršiaus profilis ir sudėtingos vidinės struktūros, o tai kainuoja brangiai. Dabar pažangiausia nano/mikro 3-D spausdinimo technologija įveikia šias kliūtis, suteikdama paprastesnį pritaikymą ir greitesnę šių sudėtingų dalių gamybą, taip pat patenkindama augantį tikslios gamybos poreikį kitose srityse.

Rinkos tyrinėtojas Technavio prognozuoja, kad pasaulinė 3D spausdinimo paslaugų rinka ir toliau kasmet augs 44 procentais iki 2021 m. Didėjantis tikslios gamybos poreikis taip pat skatina tikslaus 3D spausdinimo paslaugų augimą. Pavyzdžiui, pagal „Transparency Market Research“ duomenis tikimasi, kad pasaulinė akinių rinka iki 2018 m. sudarys 3,7 procento sudėtinio metinio augimo tempo (CAGR) ir sieks 130 mlrd.

[Daugelis] gamybos problemų dabar gali būti išspręstos naudojant šią naują greitą ir pigią gamybos galimybę, todėl potenciali nano/mikro spausdintų dalių rinka tik atsiranda, sako Williamas Plummeris, vyresnysis mokslininkas ir BMF Material Technology patariamosios tarybos narys. Bostone (Šendžene) įsikūrusi pradedančioji įmonė, gaminanti nano/mikro 3-D spausdintuvus ir medžiagas, taip pat individualius produktus kitoms įmonėms, naudojančioms jos įrangą.

Nors gerai žinomi 3-D spausdinimo startuoliai, tokie kaip Desktop Metal ir Carbon, jau sulaukė daug dėmesio rinkoje, jie daugiausia dėmesio skiria didesnio masto gamybai. Tobulėjant technologijai, ji tapo įgudesnė kuriant detalesnius ir mažesnius komponentus.

Nano / mikro 3-D spausdinimas gali generuoti sudėtingus, nedidelius komponentus. Tai pats tiksliausias 3-D spausdinimo technologijos įsikūnijimas, kuris gali sukelti perversmą tiksliųjų komponentų gamybos pramonėje. Dabar tokios įmonės kaip BMF perkelia šią technologiją į naują lygmenį su spausdintuvais, kurie turi mikrometro/nanometro skiriamąją gebą ir gali atlikti didelės apimties gamybą. Pasak Plummerio, BMF išskiriamas įrangos griežtumo lygis ir unikalus medžiagų bei procesų pasirinkimas: naudojant BMF tikslią 3-D spausdinimo technologiją galima gaminti mažas mechanines dalis, tokias kaip mažytės spyruoklės, specialios elektros jungčių formos ir net sudėtingos bei sudėtingos. reiklūs prietaisai, tokie kaip širdies stentai.

Kaip tai veikia

Nedaug technologijų pažangos pavergė visuomenės vaizduotę ir įkvėpė inžinerijos bei meninės kūrybos tiek pat, kiek 3D spausdinimas, ypač nano/mikro 3D spausdinimas. Iš skaitmeninės bylos galima sukurti fizinį trimatį objektą. Nors tai nėra nauja technologija, dėl naujausių pasiekimų tai tapo praktiškesniu būdu sukurti prototipus, vienkartinius komponentus ir per brangius ar sunkiai pagaminamus daiktus naudojant tradicinius metodus, tokius kaip liejimas ir CNC (kompiuterinis skaitmeninis valdymas) apdirbimas.

BMF naudoja metodą, vadinamą impulsu (Projection Micro Litho Stereo Exposure), kuris yra panašus į metodą, naudojamą mikroskopiniame vaizdo rodymo įrenginyje, kai vaizdų serija nuosekliai projektuojama per redukcinį lęšį, kad sukietėtų šviesai jautri fotopolimerinė derva. Kai sumažintas vaizdas nukreipiamas į šviesai jautrią dervą, ultravioletinė šviesa inicijuoja kietėjimo arba kietėjimo procesą, kuris yra žinomas kaip fotocrosslinking. Tik šviesos apšviesta sritis sukietėja ir sukietėja iki nustatytos 3-D formos. Projekcinius šviesos modelius apibrėžia 3D vaizdai, kurie yra kompiuteriu sukurto 3D modelio sekcijos. Kartu su įvairiomis papildomo apdorojimo technikomis BMF gali gaminti platų gaminių asortimentą, įskaitant keramiką ir optinius lęšius.

Pagrindinis skirtumas tarp nano/mikro ir tradicinio 3-D spausdinimo yra tikslumo ir skiriamosios gebos laipsnis, kurį įgalina nano/mikro 3D spausdinimas. Apibūdinant šį 3-D spausdinimo būdą, skiriamoji geba patenka į mezo, mikro ir nano (t. y. vienos milijardosios metro dalies) lygius. Šis 3-D spausdinimo kalibras gali atkartoti miniatiūrinius, tikrai mikroskopinius komponentus detalumu ir tikslumu, kurio neįmanoma pasiekti naudojant įprastą 3D spausdinimą.

Pastaraisiais metais 3D spausdinimas pasiekė tašką, kai vartotojai gali įsigyti 3D spausdintuvą už bet kur nuo 200 iki 500 USD. Tačiau šie žemos klasės spausdintuvai mažai primena sudėtingus nano/mikro 3D spausdintuvus, kuriuos dabar kuria ir naudoja įvairiems komponentams gaminti tokios įmonės kaip BMF.

Tikslioji gamyba

BMF į didelės skiriamosios gebos nano/mikro 3D spausdinimo rinką pateko 2016 m. gegužės mėn., kai atsiskyrė nuo MIT nanofotonikos ir 3D nanomanufacturing laboratorijos. Bendrovės technologija yra pagrįsta ta pačia technologija, kuri buvo pavadinta viena MIT technologijų apžvalga 10 pažangių technologijų 2014 ir 2015 m. (Tiesą sakant, Nicholas Fang, vienas iš BMF įkūrėjų / vyriausiasis mokslininkas, priklauso pirmaujančiai nano/mikro 3-D spausdinimo technologijų komandai, kurią pripažino MIT technologijų apžvalga 2015 m.)

BMF daugiausia dėmesio skiria mažesnių tikslumo komponentų gamybai, tačiau didesniais kiekiais, kurių reikia pramonės segmentams, pavyzdžiui, medicinos prietaisams. BMF 3-D spausdinimo sistema gali pasiekti didelį kiekį dėl mažo mūsų gaminamų komponentų dydžio, sako Xiaoning He, bendrovės vienas iš įkūrėjų / generalinis direktorius. Maži dalių dydžiai leidžia vienu metu spausdinti daug komponentų. Pavyzdžiui, BMF 3D spausdintuvai per valandą gali pagaminti šimtus maždaug vieno milimetro skersmens lęšių, todėl gamybos pajėgumai siekia šimtus tūkstančių vienetų per metus, o tai gali patenkinti endoskopų gamintojų poreikį. Be to, kiekviena komponentų partijos dalis gali būti pagaminta pagal užsakymą, nepaisant gaminamų komponentų skaičiaus. Šios galimybės gali patenkinti pramonės klientų, kuriems reikia mažų tikslių komponentų, apimties poreikius.

Inovatyvios technologijos

Savo novatorišku požiūriu BMF komanda nusitaikė į optikos pramonę. Pelninga optinių akinių rinka Kinijoje kasmet sudaro 12 mlrd. Dauguma akinių nėra iš tikrųjų pritaikyti pagal individualius poreikius ir specifikacijas, bet yra pagrįsti standartiniais receptais. Sudėtingi akiniai, tokie kaip laisvos formos lęšiai, yra brangūs, sako Pekino oftalmologijos instituto Medicinos technologijų perdavimo departamento direktoriaus pavaduotojas Yi Zhen. Tongren ligoninė . Pavyzdžiui, poros individualizuotų laisvos formos lęšių [naudojant tradicinę gamybą] mažmeninė kaina gali siekti 1300 USD.

Žmogaus akis yra sudėtingas organas ir nėra tobula optinė sistema. Nėra dviejų vienodų akių, sako Zhen. Tačiau tradiciniai lęšiai gaminami iš pusgaminių lęšių ruošinių, kurie gamykloje išlieti masiškai. Suasmeninti laisvos formos lęšiai suteikia galimybę išlaisvinti akinius nešiojančius asmenis nuo optinių kompromisų, susijusių su tradiciniais, masiškai gaminamais lęšiais. Tradiciniams individualiems laisvos formos lęšiams reikia brangios įrangos... todėl dauguma žmonių negali sau to leisti. Taigi dauguma pacientų negali pasiekti idealios regėjimo korekcijos ir jų regėjimas vis blogėja.

Pekino Tongren ligoninė yra didžiausia oftalmologijos ligoninė Kinijoje, kurioje per metus apsilanko apie milijoną pacientų. Ningli Wang, Pekino Tongren profesorius, ir jo komanda kartu su BMF gamina nebrangius individualizuotus laisvos formos lęšius pagal kiekvieno receptą. Komanda sėkmingai sukūrė ir pagamino sudėtingą individualizuotą objektyvą su šiomis dizaino ypatybėmis:

• Torinis dizainas, koreguojantis astigmatizmą ir mažinantis aberacijas;
• Asferinė konstrukcija, koreguojanti trumparegystę ir sumažinanti lęšio krašto storį;
• Periferinis defokusavimo dizainas, kontroliuojantis trumparegystės vystymąsi vaikams.

Nors tokį laisvos formos objektyvą sunku ir brangu pagaminti tradiciškai, naudojant BMF technologiją, pagaminti užtrunka tik apie keturias valandas, o objektyvo kaina panaši į įprasto objektyvo kainą. Su daug mažesnėmis sistemos sąnaudomis ir gamybos sparta, 3-D spausdinti lęšiai turi pakeisti specialių akinių lęšių tiekimą oftalmologams, sako Mo Jalie, vyresnysis mokslininkas ir BMF patariamosios tarybos narys.

BMF technologija taip pat gali sukelti revoliuciją daugelyje kitų oftalmologinių sričių, įskaitant pagal užsakymą pagamintų korekcinių kontaktinių lęšių kūrimą, kurie padeda pacientams, turintiems sudėtingų aberacijų po tokių problemų kaip ragenos persodinimas, keratokonusas (progresuojanti akių liga, kai įprastai apvali ragena iškrypsta į kūgio formos) ir išorinių sužalojimų sukeltas sąlygas. 3D spausdinimas optinių lęšių pramonei yra kaip skaitmeninis spausdinimas leidybos pramonei, sako Wang. Ši nauja technologija užtikrina greitesnę, pigesnę, lankstesnę ir tikslesnę lęšių gamybą.

Nauji gamybos matmenys

Yra daugybė kitų tikslaus nano/mikro 3-D spausdinimo atvejų, tokių kaip širdies stentai, endoskopo lęšiai ir specifinės elektros jungtys, sako Xiaoning. Šiuo metu lazerinis apdirbimas reikalingas sudėtingai vidinei širdies stentų struktūrai iškirpti. 3-D spausdinimas gali lengviau sukurti reikiamą struktūrą, sukurti sudėtingesnį dizainą ir žymiai sumažinti išlaidas, palyginti su tradiciniais gamybos metodais.

Elektros jungtys taip pat tampa mažesnės ir sudėtingesnės. Nano/mikro 3D spausdinimo technologija suteikia inžinieriams įrankius sudėtingoms ir netaisyklingos formos jungtims kurti. Xiaoning teigia, kad BMF taip pat gavo užsakymų daugelyje kitų sričių, įskaitant tiksliuosius keraminius komponentus.

Kaip ir bet kuri nauja technologija, nano/mikro 3-D spausdinimas tampa tikslesnis, našesnis ir pigesnis. Jis gali užtikrinti didesnį tikslumą už žymiai mažesnę kainą ir yra greitesnis bei paprastesnis nei tradiciniai metodai, užtikrinantys panašų tikslumo lygį.

Pasaulinė itin tiksliai pagamintų dalių rinka yra labai reikli ir pelninga. Ir daug laiko tradicinės technologijos tiesiog neveikia, sako Xiaoning. Apibūdindamas mikroskopinių komponentų gamybos iššūkius, jis cituoja pramonės frazę: Kartais sakome: „Kuo mažesnis, tuo sunkiau“.

Norėdami sužinoti daugiau apie nano/mikro 3-D spausdinimo technologiją, apsilankykite www.bmftec.cn

paslėpti