化工巨头杜邦获得「大面积、超快速、连续光固化」3D打印系统

使用光线将液态树脂逐层固化为固体的立体光刻过程通常比较慢，制造稍大尺寸的零件常常需要几个小时。此外，各层之间的结合往往比较脆弱，成品结构易碎。因此，3D打印并没有取代传统的制造过程，而是和一些非常特殊的用途联系起来。美国伊利诺伊州埃文斯顿西北大学工程学教授Chad Mirkin表示：“在很大程度上，3D打印主要局限于原型设计，因为它速度慢、产量低、产品结构不稳定。”

连续液体界面制造”（CLIP）技术的诞生使生产速度提高了100倍。这项技术的发明者Carbon公司采用一种半渗透窗，可以将氧气注入液体树脂，从而形成一种能防止固化的区域。在该区域上方，光线将树脂固化成固体。机械臂缓慢地将不断增长的固体从树脂中拉出，使其他材料得以固化和黏附，这种技术无需一系列层合界面，因此产品更加坚固。但，Carbon公司有未能解决的问题。

“高面积快速打印”（HARP）的技术

Carbon公司真正使光固化3D打印技术用于最终零件生产，并且与福特汽车公司、阿迪达斯体育用品公司和里德尔体育公司达成协议，分别为它们生产汽车零件、运动鞋底和橄榄球头盔——但其固化过程会释放出大量热量，这可能导致打印的零件翘曲和破裂。为了散热，打印的成品尺寸实际上被限制为25cm×25cm×41cm。

Mirkin表示：“Carbon公司证实了3D打印可被用于制造业，而且他们在许多行业做得都非常好，但是他们还没有找到快速打印大型物体的方法。”

2019年末，Mirkin的团队开发了一项名为“大面积快速打印”（HARP）的新技术，该技术使液体冷却剂在一桶液态树脂下面循环。冷却剂是一种氟化油，在打印时会直接从正在打印的物体上吸走热量，从而使它们在短短几个小时内就可以达到成年人的尺寸。Mirkin将使用多台投影仪发出的光进行打印的方法称为“平铺”（tiling）工艺，其打印尺寸可以达到约1m×1m×4m。将来，其他投影仪可使HARP 能够制造更大的物品。从理论上讲，平铺工艺消除了尺寸限制。

基于HARP技术的LAKE 3D打印机

HARP系统的打印速度和打印规模都是罕见的，可以在不牺牲分辨率的情况下非常快速地生成非常大的对象。其打印规模是行业领先者的20倍，速度是100倍，吞吐量达到2000倍，它可以在三个小时内完成300 x 300 x 1200mm的零件构建。基于该技术所开发的LAKE 3D打印机在60小时内为医护人员打印了5000个面罩，这意味着每6分钟，就能够从打印机上取下8个面罩并开始下一轮打印。HARP技术能够提供面向大规模生产的吞吐量，其技术甚至可以与注塑成型相媲美。

为了使HARP商业化，Mirkin和同事成立了Azul 3D公司，此前该公司预计在2021年年底前开始销售打印机。根据最新消息，化工巨头杜邦已成为该公司的客户之一，Azul 3D已向其提供LAKE系列3D打印机。该系列产品的成型尺寸为254 x 304 x 609mm（10x12x24英寸），分辨率为0.072mm，打印速度高达每小时300mm。

杜邦旗下电子与成像公司将采用该技术用于电子材料领域。Azul 3D开放了DLP通常无法使用的材料，这也是杜邦对该技术感兴趣的部分原因，这些专有的树脂可以实现大规模生产，彻底改变工业和消费领域使用3D打印的方式。Azul 3D还为杜邦开发了一种定制树脂，可以生产传统技术无法实现的复杂结构。

Azul3D的专有树脂材料

杜邦电子与成像公司服务于芯片封装、电路板、显示器、数字和柔版印刷、电子和工业精加工以及半导体行业。与Azul 3D合作的目标是将下一代3D打印方法（如HARP技术）引入电子材料领域。目前在该领域，已有大量3D打印应用，从卫星、天线到电路结构、电路板和传感器。因此，杜邦和Azul 3D的合作，可能会允许这些类型的产品以更高的速度进行微调和按需制造。

杜邦电子与影像公司产品

2021年12月，Azul 3D的首席执行官明确指出，LAKE系列的成型尺寸与Carbon的L1非常接近，这表明两家公司将是市场上的直接竞争对手，尤其在消费品领域。与Carbon的另一相似之处是销售方式，Azul 3D并不向客户出售设备，而是只出租设备，目前，价格约为每年5万美元，包括最低树脂订单。Azul 3D相关负责人表示，他们希望鼓励生产，而不是原型设计。

Azul 3D表示，与杜邦的合作非常富有成效。向杜邦这样的化工巨头输送3D打印机进一步验证了Azul 3D的技术和材料能力。LAKE打印机是Azul 3D将在未来几年推出的一系列打印机中的第一款，称为SEA的下一代打印机将提供四倍的打印面积，允许制造商打印更大的零件或产品，其尺寸可能达到一米以上。

2020年，Azul 3D备受全球范围投资者的青睐，完成了第二和第三阶段的种子轮融资，使其融资总额超过2000万美元（约1．37亿元人民币），投资者包括 Stratasys Direct Manufacturing 前首席执行官、3D Systems前主席以及ExOne当时的首席执行官。Mirkin希望HARP能改变3D打印的商业模式。“几乎所有的3D打印公司都必须从他们的硬件上获得可观的收入，因为他们根本没有使用足够的树脂来使此项技术具有良好的商业模式。”他表示，“借助HARP，该公司不需要仅依靠销售硬件来获得收入，因为他们还可以通过销售生产大量零件所需的树脂来赚钱。这样，由于初始硬件成本几乎变得无关紧要，所以HARP降低了进入门槛。”