Tim Ellis,29 岁
Relativity Space
出生地:美国
为制造一枚完整的火箭,他开发了一种大型 3D 金属打印机。
Tim Ellis 使用 3D 金属打印、机器学习和自动化生产技术制造火箭和卫星。Relativity Space 用这种方法打造的火箭只有 1000 个运动部件。相较之下,一枚常规火箭有 10 万个运动部件,这不仅导致火箭的价格高昂,也增加了发射失败的概率。
Ellis 的第一步是建造了一个高约 20 英尺(6 米)的巨大 3D 金属打印机,可以打印 10 英尺(约 3 米)直径和100英尺(约 30 米)高度之内的 95% 的火箭部件。第二步是编写代码使大部分进程自动化,并利用机器学习来优化需要打印哪些部件及如何打印。
Relativity Space 公司表示很快就能在 60 天内完成打印和迭代设计的过程,相较于行业标准的 18 个月,这无疑极大地降低了成本。这为公司赢得了第一份合同,从 2021 年起,Relativity Space 将为加拿大主要卫星运营商 Telesat 建造火箭,用以发射该公司的卫星。
“公司创建伊始,我们就定下了长远目标,要在火星上打印出第一枚火箭。”Ellis 表示。“随着时间推移 ,我们将把工厂缩小到可以发射到其他星球的程度。”
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激光3D打印-又称激光增材制造-激光快速成型
激光3D打印-是福唐激光ASM全方位激光理念的主要部分。
该技术实现直接利用三维CAD设计数据进行零件生产。通过超微粒材料逐层堆积对零件进行成型加工,适用于各种金属与塑料材料,加工过程可辅以惰性气体,精准激光控制,保证机械性能、孔隙度、表面光洁度等,从而实现高品质增材制造。
激光3D打印,因市场处在萌发期,发展极其迅速,也不可小视。
3D打印技术成型工艺
选择性激光烧结SLS
选择性激光熔化成型SLM
激光光固化SLA
3D打印技术的优势
设计自由最大化
当传统制造业发展遇到限制时,增材制造的优势就开始显现出来:零件的设计与生产可重新构思以实现高效的解决方案。增材制造提供最大的设计自由度,在这一过程中,设计决定生产。对于传统工业难以加工或无法加工的零件,增材制造可以完成。
复杂零件的功能优化
增材制造技术能够生产几何形状高度复杂、重量超轻且可靠的零件。它可以实现功能优化和整合,从而省去额外的装配步骤。此外,增材制造还是小批量生产的理想选择,即使在成批量生产中,也能降低合理的单位成本并实现高度的产品定制。
产品生命周期各阶段
在产品早期开发阶段,增材制造是制作原型的理想技术,可显著缩短上市时间。为客户的批量生产提供建议,帮助他们找到合适的应用,优化其增材制造,让此创新技术服务于客户的核心业务。
3D打印材料:
3D打印塑料材料成分如下:ABS、聚酰胺纤维(PA)、聚苯乙烯(PS)、热塑弹性体(TPE)、聚芳醚酮(PAEK)。涂层厚度:50、60、100、120,150、180 μm
3D打印金属材料成分如下:工具钢和高级钢、铝、铜、钴铬合金、镍合金、钛 、不锈钢,工具钢,钴铬合金,镍基合金,铝合金,钛及其合金等。涂层厚度:20、30、40、60 μm
非金属:尼龙粉末、玻璃纤维。涂层厚度:50 μm
光敏树脂:涂层厚度:50 μm
陶瓷3D精密打印:氧化铝,氧化铝,羟基磷灰石等。涂层厚度:20、30、40、60 μm
生物材料:涂层厚度:20、30、40、60 μm
覆膜砂砂:涂层厚度:100 μm
聚乳酸、磷酸三钙、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、琼脂胶、豆脂、藻朊酸盐、聚氨基葡糖、明胶、玻尿酸、纤维蛋白、胶原质、聚氨酯、硅胶、聚丙烯酯、彩色石膏3D打印、水凝胶 LOGO 4D打印等
石墨烯
3D打印尺寸:
塑料激光烧结技术系统构建体积:最大700 x 380 x 580 mm(27.6x 15 x 22.9 in)
选择性激光熔化成型SLM系统构建体积:最大400 x 400 x 400 mm(15.8x 15.8 x 15.8 in)
激光光固化SLA:最大1600*800*500mm
激光3D打印速度:打印速度达到20-25毫米p/小时
3D打印应用案例
航空航天:采用EOS CobaltChromeMP1材料制成的燃料喷射器和回旋式喷嘴:通过功能整合设计降低生产成本和重量(来源:Morris Technologies)
医疗领域:采用EOS Titanium Ti64制造的颅区植入物:孔隙允许液体流过,骨组织与外缘一起生长(来源:Alphaform、Novax DMA)
齿科:采用EOS CobaltChrome RPD制造的可摘除局部义齿:生产速度快,经济且质量可靠(来源:EOS)
服务提供商:用于制造三维迷宫原型PA2200材料:精确到54个独立零件的功能模型和物理模型。(来源:Marusenko)
模具:采用EOS MaragingSteelMS1和注塑成型部件制造的工具嵌入件:凭借随形冷却缩短循环周期,提高最终零件的质量和延长保养间隔。(来源:Innomia、Magna)
工业:采用EOS NickelAlloy IN718制造的燃烧器:通过复杂的通道产生燃料/空气混合物,可以燃烧气体和液体燃料。(来源:Euro-K)
纳米级飞秒激光3D打印技术
飞秒激光加工技术作为激光领域最前沿的技术,随着不断科研创新,飞秒激光技术极大地促进了飞秒物理学、飞秒化学、飞秒生物学等新兴学科的快速发展,纳米级飞秒激光3D打印技术在各个领域也展现了与众不同的魅力。
纳米级飞秒激光3D打印机是基于全新的激光印刷术。它采用了一个名叫振镜式反射镜系统的技术,这是一种类似于扫瞄式CD和DVD驱动和激光展上采用的技术,工作原理是:通过反射镜的旋转将一个激光束快速和精确的聚焦在预设位置。
为了达到直接激光写入,同时采用了依赖于双光子聚合的3D打印技术。双光子聚合的工作原理比较像是你拿一个放大镜,然后用它对着太阳来点燃一张纸。瞬时激光通过脉冲调制聚合光敏材料,从而制作想要的自我支撑的微型(和纳米)结构。通过研究光子学在电路方面的应用,Nanoscribe的打印机可以以每秒超过5太位(terabits)的速度来打印聚合物波导(polymer waveguides)。公司称这个新的打印体系将打印机的打印速度提升了约100倍。
在生物医学科技或纳米科技领域,这台3D打印机可以用来制作许多需要定制的部位。例如,这台打印机可以通过打印能支撑活体细胞,使他们能互相依附的框架结构,来制作不同的生物组织。它也有潜力被用于研究如何防御生化武器。它还有可能被用来研究具有防御功能的各种高等材料。
纳米级飞秒激光3D打印技术(以下简称纳米3D打印),多次登上科学杂志Science封面,区别于大多数的3D打印技术,得益于双光子吸收技术,其打印精度和分辨率可以实现纳米量级,不再受限于激光聚焦光斑的限制,其三维打印精度可达150nm,二维打印精度可到100nm,分辨率极高,可以媲美常规的集成电路的光刻技术的精度。
纳米级飞秒激光3D打印技术可制作如下器件,细胞载体支架制作,干细胞分化,细胞生长研究,细胞迁移,组织工程研究;生物仿生结构,纹理研究;微型机器人:药物传送,材料合成;微通道,如微通道喷头,微通道导管,微通道过滤,微通道腔室,微通道毛细泵等,微机械,如传感器,驱动器,微弹簧;光子学器件,如微光学器件,光子晶体,微型激光器,衍射器件DOE,快速成型3D支架等;集成光电子器件,如三维光子波导,耦合器等,微波导键合等。
基于纳米3D打印的超高分辨率,飞秒激光开辟了全新的激光加工能力,促进了生命科学,基因技术,生物技术,医学领域,微通道制作,光子学等领域的科研和应用,为科研探索提供了有利的工具。
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