《麻省理工科技评论》:摩方材料引领全球微纳3D打印革命

发布时间:2018/1/18来源:互联网 编辑:李元芳 手机版

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《麻省理工科技评论》:摩方材料引领全球微纳3D打印革命(图4)


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作为快速成型技术的一种,3D打印技术已经拥有近30年的发展历史。市场调研机构Technavio预计,全球3D打印服务市场在2021年前将以每年44%的速度增长。但是近日《麻省理工科技评论》发表评论文章认为,一些知名的3D打印初创企业,如Desktop Metal、Carbon,大多聚焦于大幅面的制造,但随着3D打印技术快速发展,打印更精密、微细器件的能力进一步提高。虽然现在消费者花200至500美元就能购买一台大幅面3D打印机,但一家来自中国的新材料初创企业却引领了更加精密的微纳3D打印革命。

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华人教授归国创业 进入3D打印新高度

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微纳3D打印能制造复杂、精细的器件,这是3D打印技术优势的最佳体现,或将颠覆精密器件制造业。如今,摩方材料等企业将这一技术带到了新的高度,打印设备的精度能达微米/纳米级别,并且有能力进行大产量制造。

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2016年5月,摩方材料进入高精度微纳3D打印市场。摩方源于麻省理工学院(MIT)纳米光电及3D纳米生产技术实验室,在美国波士顿及中国深圳同步运营,是一家专注于制造微纳3D打印系统及材料的企业,也为使用其设备的公司提供定制化3D打印服务。公司的技术基于2014和2015年被《麻省理工科技评论》(MIT Technology Review)列入十大突破性技术的“微型3D打印”和“纳米架构复合材料”。(摩方创始人兼首席科学家方绚莱所在的微纳3D打印技术团队在2015年被《麻省理工科技评论》认可为该领域最前沿的团队之一。)

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摩方材料专有的技术称为“PμLSE”(Projection Micro Litho Stereo Exposure),即“面投影微立体光刻”,原理很像微视频显示设备,系列图像会通过缩影镜头连续投影到需固化的光敏树脂上。缩小的图像投聚在光敏树脂上,紫外光会引起树脂的固化或硬化的过程,这一过程也被称为光致交联。只有光照射的地方会固化、变硬,形成预设的3D形状。所投影的图案由三维图像决定,是电脑生成的三维模型的横截面。辅之独特的后处理技术,摩方能制造各种产品,包括陶瓷和光学镜片。

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聚焦视光学领域 3D打印镜片造福眼疾患者

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凭借其创新技术,摩方团队将光学行业设为目标领域。光学眼镜行业利润雄厚,仅中国一年的市场总额就达120亿美元。但眼镜佩戴者大多数没有完全根据自己的需要和参数去定制镜片,配镜通常只能基于标准处方。“复杂镜片,如自由曲面镜片,价格非常高,”北京同仁医院眼科中心转化医学部副主任甄毅说,“例如,一副(传统工艺制造的)定制自由曲面镜片的零售价可高达1300美元。”

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北京同仁医院是中国最大的眼科医院,每年接待约100万患者。北京同仁医院眼科专家王宁利教授及其团队和摩方材料达成合作,致力于生产低成本、定制化的自由曲面镜片,以满足每位患者的处方需要。目前摩方已成功设计和制造了一款复杂定制化镜片,具有以下设计特征:环曲面设计矫正散光,降低像散;非球面设计矫正近视,降低镜片边缘厚度;周边离焦设计控制儿童近视进展。

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此类自由曲面镜片用传统工艺很难实现、造价不菲,但摩方的技术仅用四小时就完成了制造,且成本跟普通镜片差不多。 “3D打印镜片对于眼镜行业的意义犹如活字印刷对于出版业的意义。”王宁利教授说,“这种新技术能带来更快、更经济、更灵活、更准确的镜片生产。”

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更精、更强、更节约

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摩方材料创始人兼CEO贺晓宁表示:微纳3D打印能实现的精密器件数不胜数,例如心血管支架、内窥镜、特定的电子接插件等。目前,心血管支架复杂的内部结构需要用激光精加工完成。而3D打印使所需结构的成型更加容易,能实现更复杂的设计,并且和传统加工方法比,成本大大降低。

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如今,电子接插件体积越来越小,细节也更加复杂。微纳3D打印技术让工程师们能为接插件设计高精密的复杂结构和不规则的形状。此外,贺晓宁说,摩方材料也接到了很多其他领域的打印订单,包括精密陶瓷器件。

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和所有新兴技术一样,微纳3D打印正变得更加精密、功能更强大、成本更低。和同等精密水平的传统工艺相比,微纳3D打印不仅精度更出色,成本显著降低,生产效率更高,制造方法也更加容易。

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“全球高精密部件的市场需求庞大,利润十分可观。但很多时候,传统技术完全发挥不上作用,”贺晓宁说。谈及制造微器件的挑战时,他借用了一句行话:“追求越极致,挑战就越大。”

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(责编:王玥)

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本文由提供经济日报

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