Laboratory Technologies Inc.（LTI）是一家領先的實驗室輻射儀(yi) 器製造商，自1983年以來它一直為(wei) 美國及海外實驗室提供輻射儀(yi) 器。LTI主要服務於(yu) 全球包括核實驗室在內(nei) 的專(zhuan) 業(ye) 化小型實驗室。

在以往的生產(chan) 過程中，LTI的產(chan) 品采用的是機械加工模式，由於(yu) 製作技術的原因，產(chan) 品在進行設計時遇到一些限製，導致一些較為(wei) 複雜的線條設計難以實現。為(wei) 了控製生產(chan) 成本，不再單純依靠昂貴的機械加工工藝，在綜合考慮之後，LTI決(jue) 定嚐試采用3D打印技術，代替高成本的機械製造。

高成本的金屬加工，限製了產(chan) 品設計

LTI的口碑產(chan) 品包括Genesys 100係列、Gamma 1 Single Well係列的伽馬計數儀(yi) 以及Wiper係列擦拭測試計數器。計數器外殼的製作相對簡單，隻需將一整塊冷軋鋼切割成設計的形狀和尺寸即可。但探測器的製作卻較為(wei) 複雜。為(wei) 了保護探測器中心晶體(ti) 參數不被損毀，需要在外圍設置一層保護裝置。

製作保護裝置首先需要對實心鋼管進行打孔，製作出完全貼合中心晶體(ti) 尺寸與(yu) 輪廓的中空結構。其次，為(wei) 了保障密封性，在鋼管的另一端還需要再焊接一塊鋼板。從(cong) 機械加工工藝來說，製作這種結構複雜的零件難度較大，需要用到的工具較多，因此加工成本也較高。

3D打印技術擴寬了設計的自由度

為(wei) 了控製生產(chan) 成本，不再單純依靠昂貴的機械加工工藝，在綜合考慮之後，LTI決(jue) 定嚐試采用3D打印技術，代替高成本的機械製造。經過對比與(yu) 測試不同3D打印品牌產(chan) 品後，LTI最終選購了Raise3D上海複誌的Pro2 Plus大尺寸3D打印機。

Pro2 Plus的電動升降雙噴頭擠出係統，支持打印複雜的機械部件。大尺寸打印倉(cang) ，可以實現大尺寸零件的一次性打印。同時，Pro2 Plus最高溫度可達300℃的加熱能力，可以兼容多種打印材料。

在對不同材料以及品牌進行試驗後，LTI最終發現Polymaker PolyMax PC材料是最合適用作其產(chan) 品的3D打印材料。

在選擇了合適的3D打印設備以及線材後，LTI利用3D打印定製化的優(you) 勢，製作出從(cong) 前用鋼鐵難以實現的複雜設計。例如，將外部加強板傳(chuan) 統的直角設計改為(wei) 更為(wei) 現代化的圓角設計。

當LTI將3D打印部件與(yu) 原本機械工藝生產(chan) 的部件進行比較時，他們(men) 發現圓角設計不僅(jin) 美化了外觀，還在一定程度上增加了產(chan) 品的安全性，可以避免直角在發生衝(chong) 撞磕碰時造成的傷(shang) 害。

在傳(chuan) 統的機械加工工藝中，製作圓角設計需要使用到大量的刀架操作技術以及更先進的解決(jue) 方案，因此難以實現，同時，成本也更高。這就是為(wei) 什麽(me) LTI在產(chan) 品設計方麵一直受限的原因，但在引進3D打印技術之後，這個(ge) 問題得到了解決(jue) 。產(chan) 品設計師可以設計出更美觀，性能更強大的產(chan) 品。

■舊版計數器外形設計（左）， 新版外形設計（右）

由於(yu) 3D打印幾乎能夠實現任何形狀的打印，且無需更換額外的製作工具，這使得LTI的產(chan) 品開發過程變得更加順暢。無論是產(chan) 品的外殼還是組裝槽，抑或是通風口等帶有功能性的特征，都可以使用CAD軟件精確製作出數字模型，然後再使用3D打印機製作完成。

■3D打印機製作的備件成品

在這個(ge) 零件開發高速更新換代的年代，能實現定製化製作的Raise3D打印機不僅(jin) 可以完成各種複雜設計的生產(chan) ，同時還具有良好的用戶體(ti) 驗。Raise3D Pro2 Plus雖然可以實現大尺寸打印，但機器整體(ti) 的尺寸卻並不龐大，無需占用過大的空間，可以置放在任何空間。正如LTI將其置放在生產(chan) 線旁邊，以方便工程師在打印過程中更好的觀察生產(chan) 過程，及時檢查生產(chan) 中或許會(hui) 出現的問題。

■辦公室中正在運行的Raise3D打印機

切片軟件ideaMaker可將打印過程“最優(you) 化”

LTI利用Raise3D的切片軟件ideaMaker中多參數可調的特性，對自己模型的打印過程進行靈活的優(you) 化，尤其在實現最佳的外觀質量和尺寸精度方麵。LTI從(cong) ideaMaker的模板庫中選擇了0.1mm層高的選項，高精度的設置可以使產(chan) 品尺寸更精確，外觀也相對更細膩。

在保持尺寸精度的同時，LTI充分利用了ideaMaker中可隨意調配材料配置文件的優(you) 點，通過優(you) 化打印參數，可以降低材料的收縮率。因為(wei) 熱脹冷縮的原理，噴嘴擠出線寬的實際值和理論值存在差異，ideaMaker則允許用戶從(cong) 多個(ge) 角度來控製材料的擠出過程，來控製打印過程。通過控製打印參數來改善實際模型的效果。

選擇合適打印材料的重要性

在測試了不同的3D打印材料後，LTI發現聚碳酸酯（PC）是製作其產(chan) 品的最佳選擇。但在測試不同品牌的PC材料時，LTI發現並不是所有的PC線材的表現性能都相同。在經過反複測試之後，LTI最終選擇了Polymaker PolyMax PC作為(wei) 自己產(chan) 品的3D打印線材。

在現有的工業(ye) 級3D打印線材中，PC因其優(you) 異的抗衝(chong) 擊性能和高剛度成為(wei) 具有良好力學性能材料的首選。PC打印件可以吸收衝(chong) 擊，防止產(chan) 品變形或開裂。除了PC本身的這些特性外，作為(wei) Raise3D開放式耗材項目（OFP）之一的Polymaker PolyMax PC能更好的適應Raise3D打印設備，易於(yu) 擠出，表現性穩定，不易發生曲翹。LTI發現，3D打印的PC部件不僅(jin) 和原來的冷軋鋼具有同樣的高抗衝(chong) 擊性，PC的密度還遠遠低於(yu) 冷軋鋼。

除此之外，對於(yu) 伽馬計數器和Wiper的擦拭測試計數器來說，UL防火等級很重要。Polymaker PolyMax PC還具有良好的阻燃性。

3D打印件的後處理

在獲得打印件後，LTI還需要對其進行後處理，使成品表麵更光滑，美觀。後處理步驟主要為(wei) ：用砂紙對打印件初步打磨5-10秒，以消除表麵毛刺。然後再在外部表麵塗上底漆，以填補打印機擠壓造成的小角落和裂縫。待漆麵幹燥後，用砂紙輕輕打磨30-60秒，再擦拭幹淨。最後，在表麵塗上一層錘打漆，經過這樣的後處理後，整個(ge) 成品帶有金屬質感。

■後期處理前（左），後處理後（右）

3D打印有助於(yu) 提高產(chan) 品質量，降低生產(chan) 成本

經過幾個(ge) 月的開發，LTI通過3D打印技術實現了產(chan) 品優(you) 化。通過重新設計結構，使用Polymaker PolyMax PC打印製作的新外部加強板與(yu) 原本的冷軋鋼一樣堅固，但重量卻輕了9.5公斤。原因是PC的密度隻有1.2克/cm3，而冷軋鋼的重量是7.8克/cm3。PC材料足足輕了6倍之多。在生產(chan) 成本方麵，使用3D打印後，LTI將成本減少到了原有的1/4，其中，材料成本更是縮小到原本的6%。