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惠普3D打印机 不仅仅是震撼业界的厚礼
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  【中关村在线办公打印频道原创】从谣传到现实,前后差不多2年的时间,惠普终于向3D打印行业投下了一枚重磅炸弹——基于惠普多射流熔融(Multi-JetFusion)技术的3D打印机(型号分别是3200和4200)。此举宣告了这个在平面世界的打印机大佬开始进军三维世界。惠普3D打印机的问世,可能要改变整个行业对3D打印的认识。

  时间倒退到2014年10月29日,这一天惠普第一次向世界展示了自己的3D打印机理念。当时的执行副总裁DionWeisler(现任CEO)在活动会上中提到“混合实境”(BlendedReality)的概念,期待建立一个能够激发人类创造力的生态系统,随后抛出惠普希望开发3D打印机的愿景,并展示了如今已经应用到惠普3D打印机产品上的多射流熔融技术。

  虽说惠普是全球家用平面打印机的巨头已是不争的事实,而这一次,惠普一改往日风格,没有把眼光局限在家用产品上,此次推出的多射流熔融技术MultijetFusion(以下简称MJF)是一款工业级的产品。从目前公布的产品图片来看,如此大的体积(机器尺寸为2178毫米x1238毫米x1448毫米,构建体积为406毫米x304毫米x406毫米)除了工业用途之外,似乎猜不出有什么其他用途。

  所谓的多射流熔融技术(MJF),指的是依靠两个不同的喷墨组件打造全彩的3D零部件,其中一个组件主要负责喷射打印材料从而形成对象实体,另一个喷墨组件负责喷涂、上色和融合,使部件获得所需要的强度和纹理。

  惠普3D打印业务总裁StephenNigro称,惠普多射流熔融3D打印技术解决了目前3D打印界至少3个难题:打印速度、打印质量和打印成本。在打印速度方面,惠普3D打印机的打印速度比同行业其他3D打印技术快10倍以上,以批量生产1000个齿轮为例,使用高品质的激光烧结设备,这些齿轮至少需要38小时才能制造出来。而使用他们的新多喷头熔融技术,只需3个小时即可完成。

  在价格方面,可将打印成本降低50%。在打印精度方面,该技术的工作方式很有趣:先铺一层粉末,然后喷射熔剂,与此同时还会喷射一种精细剂(detailingagent),以保证打印对象边缘的精细度,然后再在上面施加一次热源。这一层就算完成了。以此类推,直到3D对象完成。

  实际上,现在看到的惠普3D打印机,运用了2年前的技术理念,即便如此,相较于其他常见的工艺熔融沉积制造(FDM),光固化成型(SLA),激光烧结(LS)等等,还是非常“时髦”的。那么,这台技术“时髦”的产品究竟是怎样工作的呢?

  从惠普发布的白皮书和最新的YouTube视频可以初步了解到,这款多射流熔融3D打印技术的产品的核心位于工作台上的2个模块:MaterialCoaterwithEnergy(下图黄色区域)和HPThermalInkjetArrays(下图蓝色区域)。这2个模块我们可以叫他们为:“铺粉模块”和“热喷头模块”。

  “铺粉模块”是在工作台上分配粉末材料用的。这个模块分为三个部分,中间的是铺粉末的喷头,两边是能量源。“热喷头模块”用来喷射化学试剂FusingAgent和DetailingAgent,我们可以叫它“熔融试剂”和“细节处理试剂”,这个模块有能量源。“热喷头模块”是这款打印机的亮点,以每秒每英寸3000万滴的速度喷洒化学试剂。

  该机的工作原理就是:通过“铺粉模块”自上而下滑动,在工作台上铺一层均匀的粉末。“热喷头模块”从左到右喷洒化学试剂,并通过上面的加热源融化指定区域的材料。紧接着,“铺粉模块”再次铺粉,“热喷头模块”接着再次喷洒试剂和加热,循环往复直到成型。“熔融试剂”喷洒在需要融化的区域,提高材料融化的质量和速度,而“细节处理试剂”在熔化区的边缘,保证边缘表面的光滑和成型的精准。

  至于这款机器的温控系统,惠普采用闭合环路温控系统,机器顶部有加热器盒热感摄像机,通过测量工作台上的上百个探测点的温度,来决定哪些区域需要吸收更多的热量。

  工作台上的“铺粉模块”和“热喷头模块“都带有能量源,分别起到不同作用。“铺粉模块”的能量源可以起到预热材料的作用,降低由于温差较大而导致的变形。“热喷头模块”的能量源起到融化成型的作用。由此推测,这台打印机的工作台只有探测温度的功能,而没有加热功能。

  惠普3D打印机的机器原理与激光烧结很像,都是通过加热材料来形成,但是,激光烧结并没有用到任何化学试剂,是一种物理反应。惠普这款打印机用了两种不同试剂来增强材料的融化质量以及成型,这些试剂的成分是什么,发生了怎样的化学反应,目前还没有完全搞清楚。不过,总的来讲还是以熔融反应为核心,利用化学试剂来提高打印速度和产品质量。

  随后,惠普发布的一个视频,展示了3分钟以内不同原理制作齿轮的时间,惠普3D打印机与其他3D打印工艺(FDM、激光烧结、MJF)相比,相同时间内生产的齿轮个数分别为:FDM(30个)、激光烧结(70个)、MJF(1000个)。显而易见,惠普MJF打印技术在打印速度方面有着非常巨大的优势。

  惠普这款机器能够实现彩色3D打印,关于彩色打印这一块,惠普提供HPCMYK(cyan,magenta,yelloworblack的缩写,分别是青色、洋红、红色和黑色)彩色墨盒,但是,惠普并没有介绍这些彩色染料,而是着重介绍了另一种试剂:TransformingAgent。这种试剂可在以体素(Voxel)为单位改变产品的性能,比如和CMYK彩色墨盒一起使用,可以有选择性的给不同的产品区域上色。

  目前公布的两款产品HPJetFusion3D3200和HPJetFusion3D4200,以打印速度超出同行业产品10倍以上、高达1200dpi的分辨率、节省成本50%的碾压性的优势,成为吸引业界眼球的重磅炸弹。

  俗话说“栽下梧桐树,引得凤凰来。”惠普3D打印机一出激起千层浪,西门子、宝马、强生等国际巨头纷纷慕名而来,寻求与惠普的合作。

  首先递来橄榄枝的是体育巨头耐克。耐克使用3D打印机制鞋的消息早已有之,过去几年中,耐克一直将该技术用于其鞋类产品的开发。甚至在2015年的时候该公司还为自己的3D打印鞋子技术申请了专利。两个月前,他们还为即将参加里约奥运会的美国女飞人AllysonFelix用3D打印技术开发了定制的跑鞋。而本次耐克选择惠普3D打印机,源于惠普产品独特的优势:HPJetFusion3D打印机3200和4200有着惊人的打印尺寸(406×305×406毫米)和分辨率水平(1200dpi),惠普的这款产品是专门为制造高质量的终端零部件而设计的,该产品对打印过程的控制可以达到体素(voxel)水平。惠普3D打印机每秒可处理3.4亿个体素,可为原型和制造伙伴提供前所未有的生产速度、突破性功能部件以及巨大的经济效益,在这个效率决定生死的商业时代,耐克选择与惠普合作无疑是非常明智的。

  继耐克之后,又有另外几家世界级的大企业也宣布将与惠普合作,它们分别是:全球电子电器的领先企业西门子,著名汽车品牌宝马,比利时知名3D打印公司Materialise,3D打印平台Shapeways,以及世界最大之一的医疗卫生保健品及消费者护理产品公司强生。

  西门子将会为惠普提供先进的3D打印管理软件,目的是提高惠普新机器的使用体验,让其更好地融入到现有的制造流程中,从而推动3D打印产业进一步发展。西门子的3D打印软件可在惠普新的MultiJetFusion系统和JetFusion3D打印机上实现多材料和多颜色的3D打印上。其软件可以增加打印控制,并将对于打印对象颜色和材料的控制延伸到体素水平。

  宝马公司并未透露要用惠普3D打印机制造什么,不过,有分析认为,很有可能会用在汽车零部件的制造方面。目前虽然3D打印还无法取代传统制造工艺,但在小批量定制化制造方面却能节省时间和成本。而惠普打印机在打印速度和精度方面比传统打印机有了很大提高,成本也降低了50%。

  Materialise是比利时一家知名3D打印公司,惠普已经选择该公司的3D打印软件作为其惠普开放软件平台上的认证解决方案,为惠普3D打印系统提供支持。HPJetFusion3200和4200是惠普最新推出的两款产品,据Materialise称,这两款3D打印机都能够与他们的Magics3D打印套件兼容,并可无缝集成进Magics套件现有的工作流程当中。

  Shapeways可能是第一个宣布将购买惠普最新3D打印机的服务平台,Shapeways宣布会将其部署到位于荷兰埃因霍温的工厂以增强打印服务能力。Shapeways与惠普的关系实际上相当好。自从2014年成立以来,这家目前全球数一数二的3D打印平台就开始了与惠普的来往,而当获悉惠普确定会开发3D打印机后,他们就开始利用自身的资源优势提供反馈信息以帮助惠普完善技术。现在,作为亲密合作伙伴,他们能尽情享用付出收获的回报了。

  强生作为全球医疗设备巨头,与惠普联手开发根据不同客户需求定制的健康类产品和医疗设备,得到的好处同样包括速度更快、成本更低。强生表示,他们会将惠普的新机器与自己成熟的医疗与材料等科技相结合来实现当前的目标。

  距离惠普公开出售(两款产品的起步价分别为13万美元和20万美元)3D打印机只有一周多的时间,与惠普合作的第一波浪潮就已经袭来,其中不乏世界知名企业。未来可能还会有更多的企业购买惠普的3D打印机,缘于惠普独特的打印技术,不仅能实现全彩打印,而且在速度和成本上也有着无可比拟的优势。幸运飞艇方法技巧:这位打印巨头在传统打印方面本身就底蕴雄厚,技术过硬,当然名声在外,再加上目前3D打印行业的火热程度,那些慕名而来的制造企业选择跟惠普牵手也就不足为奇了,我们坚信,随着惠普3D打印技术的不断创新,未来将会有更多的企业纷至沓来。

  惠普3D打印机相比其他3D打印机有很多喷嘴,因此在打印速度上要比目前市面上的其他任何设备都要快10倍,这将带来打印效率的革命性提升,改变人们对3D打印固有的观念,于是很多人预言:惠普发布3D打印机可能使竞争对手“破产”!未来究竟会发生怎样的变化,似乎一切都在猜测当中,不过可以肯定的是,惠普3D打印机的问世,必将是写进历史的一页。