竖琴垂直印刷，利用投射的紫外线将液体树脂固化成硬化的塑料美国西北大学(Northwestern University)的研究人员开发了一种新型的未来派3D打印机，这种打印机非常大，速度也非常快，可以在几小时内打印出成人大小的物体。
这种新技术被称为HARP(高面积快速打印)，它能够创造出破纪录的产量，从而按需生产产品。在过去的30年里，3D打印的大部分努力都是为了挑战传统技术的极限。通常，追求更大的部件是以速度、吞吐量和分辨率为代价的。对于HARP技术，这种妥协是不必要的，这使它能够与传统制造技术的分辨率和吞吐量相竞争。
HARP技术的原型高13英尺，有一个2.5平方英尺的打印床，可以在一小时内打印大约半码——这是3D打印领域的最高产量记录。这意味着它可以一次打印单个、大的部件或许多不同的小部件。
查德·a·米尔金
“3D打印在概念上很强大，但在实践中却受到了限制，”西北大学的查德·a·米尔金(Chad A. Mirkin)说，他是该产品的研发负责人。“如果我们能在不限制材料和尺寸的情况下快速打印，我们就能彻底改变制造业。哈普准备好了。”
米尔金预测，HARP将在未来18个月内投入商用。
这项研究将于10月18日发表在《科学》杂志上。米尔金是西北大学温伯格文理学院的乔治·b·拉特曼化学教授和国际纳米技术研究所主任。David Walker和James Hedrick都是米尔金实验室的研究人员，他们共同撰写了这篇论文。
当你可以快速打印大尺寸时，它真的可以改变我们对制造业的看法。“乍得·米尔金
纳米科学家
保持凉爽
HARP公司使用了一种新型的立体印刷技术，该技术正在申请专利。立体印刷是一种3D打印技术，可以将液体塑料转化为固体物体。竖琴是垂直印刷的，使用投射的紫外线将液体树脂固化成硬化的塑料。这种方法可以打印出坚硬的、有弹性的甚至是陶瓷制品。与其他3d打印技术常见的层压结构相比，这些连续打印部件具有更强的机械强度。它们可以用作汽车、飞机、牙科、矫形术、时装等的零件。
目前3D打印机的一个主要限制因素是热量。每台树脂3D打印机在高速运行时都会产生大量热量，有时甚至超过180摄氏度。这不仅会导致表面温度升高到危险的程度，还会导致打印部件开裂和变形。速度越快，打印机产生的热量越多。如果它又大又快，热量会非常强烈。
这个问题已经说服了大多数3D打印公司保持小规模。沃克说:“当这些打印机高速运转时，树脂聚合会产生大量热量。”“他们没有办法驱散它。”
液态聚四氟乙烯的
西北大学的技术绕过了这个问题，使用了一种不粘液体，它的行为类似于液体特氟隆。竖琴通过窗户投射光线，使树脂在垂直移动的平板上凝固。液体聚四氟乙烯流过窗户来消除热量，然后通过一个冷却装置使其循环。
米尔金说:“我们的技术和其他技术一样会产生热量。”“但我们有一个接口，可以消除热量。”
“界面也不粘，这使得树脂不粘在打印机本身，”Hedrick补充说。“这将使打印机的速度提高一百倍，因为零件不必从打印桶的底部反复切割。”
13英尺的西北大学的新3D打印机
再见,仓库
目前的制造方法可能是繁琐的过程。它们通常需要填满预先设计好的模具，这些模具很贵，而且会产生静电，还会占用宝贵的存储空间。使用模具，制造商提前打印零件——经常猜测他们可能需要多少——并把它们储存在巨大的仓库里。
虽然3D打印正在从原型制造过渡到制造，但目前3D打印机的尺寸和速度限制了它们的小批量生产。HARP是第一台可以处理大批量、大部件和小部件的打印机。
米尔金说:“当你可以快速、大幅打印时，它真的可以改变我们对制造业的看法。”“有了HARP，你可以在没有模具和堆满零件的仓库的情况下制造任何你想要的东西。”你可以按需打印任何你能想象的东西。”
同类中最大的
虽然其他印刷技术已经放慢了脚步，或者降低了它们的分辨率，但哈普却没有做出这样的让步。
沃克说:“很明显，市面上有很多种3D打印机——你可以看到打印机制造建筑物、桥梁和汽车车身，反过来，你也可以看到打印机制造分辨率极高的小部件。”“我们很兴奋，因为这是同类产品中最大、吞吐量最高的打印机。”
我们很兴奋，因为这是同类产品中最大、吞吐量最高的打印机。” David Walker
现场企业家
竖琴级的打印机通常会生产出一些部件，这些部件必须用砂纸打磨或加工，直至最终成形。这给生产过程增加了大量的人工成本。HARP是一种3D打印机，它使用高分辨率的光模式来实现无需大量后期处理即可使用的部件。其结果是一条商业上可行的消费品制造路线。
纳米是大
作为世界著名的纳米技术专家，米尔金在1999年发明了世界上最小的打印机。这种技术被称为蘸笔纳米蚀刻法，使用一支小笔来描绘纳米尺度的特征。然后，他将其转化为一组微型笔，这些笔将光线导入每一支笔中，使光敏材料在局部产生特征。竖琴中使用的特殊不粘界面是在将这项技术发展成纳米级3D打印机的过程中产生的。
米尔金说:“从体积的角度来看，我们已经跨越了18个数量级。
米尔金也是麦考密克工程学院生物医学工程、材料科学与工程、化学与生物工程的教授;范伯格医学院医学教授;西北大学罗伯特·h·卢里综合癌症中心的成员。
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