3D打印機製造商Ascend製造公司透露了其新穎的大麵積投影燒結（LAPS）3D打印方法的內(nei) 部結構。

在對公司創始人兼CEO Justin Nussbaum的采訪中，3D打印行業(ye) 發現了更多關(guan) 於(yu) 新方法背後的閉環增材製造技術。Nussbaum描述了粉末床熔融（PBF）技術，它是選擇性激光燒結（SLS）和無掩模投影立體(ti) 光刻的結合。使用包括熱像儀(yi) 在內(nei) 的閉環係統，3D打印機能夠持續監控和調整粉床的溫度，而無需用戶的輸入。簡化的製造工藝確保了床身在恒溫下均勻加熱，從(cong) 而實現了整層零件的一次性製造。

"我們(men) 的工藝使層時間與(yu) 整體(ti) 製造時間脫節。當我們(men) 擴大係統規模時，融合一層仍然需要同樣的時間，但現在我們(men) 可以在同樣的時間內(nei) 融合更多的部件。Nussbaum說："我們(men) 的生產(chan) 係統實際上將能夠在一天內(nei) 製造數十萬(wan) 個(ge) 零件。

Ascend Manufacturing

這種製造技術是Nussbaum在南佛羅裏達大學攻讀博士學位時開發的。在2018年創立Ascend製造公司後，作為(wei) 橡樹嶺國家實驗室(ORNL)創新十字路口計劃的一部分，該畢業(ye) 生獲得了50萬(wan) 美元的技術商業(ye) 化資金。ORNL的設施提供了推進該技術所需的所有先進測試設備，包括CT掃描儀(yi) 、3D顯微鏡和支持其發展的研究團隊。

這家初創公司現在正在尋找額外的投資，以便從(cong) 實驗室向商業(ye) 化生產(chan) 邁出下一步，目的是填補它所認為(wei) 的 "中量 "生產(chan) 服務的市場空白。

"在訂購10個(ge) 或100個(ge) 零件和非常大的數量之間存在著差異。這就是3D打印開始發光的地方。我們(men) 要做的是幫助縮小這一差距，並在價(jia) 格和質量之間建立起一種隔閡。所以，無論你需要一個(ge) 零件還是一百萬(wan) 個(ge) 零件，你都可以用同樣的價(jia) 格製造出來。"

Nussbaum認為(wei) ，3D打印領域的 "新玩家"，采取了類似的方式來進行中等批量生產(chan) ，比如惠普及其Multi Jet Fusion技術。盡管如此，他仍然堅持認為(wei) 他的LAPS係統與(yu) 其他基於(yu) SLS的機器有很大不同。

該係統的熱像儀(yi) 可以實現對生產(chan) 過程的全麵控製。圖片來自Ascend Manufacturing

大麵積投影燒結技術

LAPS工藝是使用高強度的投影儀(yi) 將圖像投射到粉末床上。然後將材料融合成該形狀，使整個(ge) 層的生產(chan) 一次完成，並使創建層的時間與(yu) 整個(ge) 製造時間脫節。由於(yu) 該公司已經嚐試了建造量的增加和更大的床層，層的生產(chan) 時間並沒有增加，但它使更多的零件可以一次熔合。

LAPS係統的光學和熱像儀(yi) 不僅(jin) 能監督整個(ge) 過程，還能控製整個(ge) 過程。在成層過程中，熱像儀(yi) 能夠實時監測床體(ti) 的溫度，並更新發送到投影機的圖像，使整個(ge) 區域的溫度均勻融合。因此，減少了用戶的輸入，隻需要溫度和時間參數，從(cong) 而降低了操作機器所需的專(zhuan) 業(ye) 知識水平。

據Ascend公司介紹，其他高速燒結技術對整個(ge) 粉床進行加熱，但整個(ge) 粉床的溫度不一，這就限製了可以使用的塑料。而LAPS係統則兼容了迄今為(wei) 止所有測試過的材料，從(cong) 低成本材料到高性能材料。測試期間生產(chan) 的零件表現出100%的密度，沒有明顯的孔隙，側(ce) 壁光潔度與(yu) 使用SLS或MDF 3D打印機生產(chan) 的零件相當。產(chan) 品的頂麵也很光滑，表麵粗糙度可以用納米來衡量。

"表麵處理非常光滑，是一種塑料，但最後還是會(hui) 反光。這給我們(men) 帶來了一些優(you) 勢，特別是在印刷電子方麵，如果你有一個(ge) 粗糙的表麵，那就很難了。"

自2015年以來，該項目共投入100萬(wan) 美元，其中創新十字路口通過ORNL提供50萬(wan) 美元資金，另外50萬(wan) 美元由美國國家科學基金會(hui) 、田納西州和南佛羅裏達大學的多筆撥款提供。現在正在尋求額外的資金，以邁出成為(wei) 合同製造商的第一步。在這個(ge) 角色中，公司除了銷售服務和工具、夾具等部件外，還將銷售其他消費品的終端部件。

但最終，鑒於(yu) 測試過程中零件所表現出的更高的重量-強度比，Ascend的長期目標是為(wei) 航空航天和國防工業(ye) 開發零件。盡管Covid-19造成了業(ye) 務中斷，但該公司計劃在年底前實現收入，目標是在2021年開始提供服務。

閉環 "製造工藝概述。圖片來自Ascend

閉環快速成型製造

雖然全閉環控製在SLS 3D打印中還沒有商業(ye) 化，但已經被研究人員和公司利用在其他手段上。

2018年9月，阿貢國家實驗室的研究人員在PBF係統中增加了一台紅外相機，能夠以每秒10萬(wan) 幀（fps）的速度捕捉熔化顆粒的熱信號。該設備加入到3D打印機中，反映了實驗室在提高PBF工藝的可重複性方麵加倍努力。

總部位於(yu) 芝加哥的金屬3D打印機製造商Sciaky Inc在2016年2月為(wei) 其電子束增材製造（EBAM）機器帶來了閉環控製。層間實時成像和傳(chuan) 感係統，監測生產(chan) 的零件的幾何形狀、機械性能、微觀結構和金屬化學成分。