《摩方第二代超高精密微立体光刻3D打印系统microArch? S240正式发布》

  • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
  • 编译者: husisi
  • 发布时间:2020-09-24
  • 北京时间2020年9月23日,摩方科技(BMF,Boston Micro Fabrication)——超高精密3D打印系统的先行者,在中国西安高新国际会议中心,面向全球市场发布第二代超高精密微立体光刻3D打印系统microArch™ S240。据悉,S240在深圳研发生产,即日起正式开启全球预售。

    摩方高精密3D打印系统,以其超高分辨率和微尺度加工能力闻名于业界。二代新机型microArch™ S240更是保有原有的特色,且在打印体积、打印速度和打印材料方面取得了突破性的进展。


    保持了第一代S140打印机在高精密方面的特点,microArch S240同样拥有10µm打印精度,±25µm加工公差。为了满足客户在精密结构件加工尺寸、加工效率及加工材料等方面的需求,S240具备更大的打印体积(100mm×100mm×75mm),打印速度提升最高10倍以上,能够生产更大尺寸的零部件,或实现更大规模的小部件产量。同时,在打印材料方面,S240支持高粘度陶瓷(≤20000cps)和耐候性工程光敏树脂、磁性光敏树脂等功能性复合材料,极大满足了工业领域制造对产品耐用的需求,也为科研领域开发新型功能性复合材料提供支持。


    microArch S240基于BMF摩方的专利技术——面投影微立体光刻技术(PµSL)构建,并融入了摩方自主开发的多项专利技术。摩方PµSL是一种微米级精度的3D光刻技术,这一技术利用液态树脂在UV光照下的光聚合作用,使用滚刀快速涂层技术大大降低每层打印的时间,并通过打印平台三维移动逐层累积成型制作出复杂三维器件。因其复杂精密零部件快速成型的特点,摩方PuSL技术成为众多领域原型器件开发验证和终端零部件小批量制备的最佳选择。这些领域包括:电子通讯、微电子机械系统、医疗器械、生物科技和制药、仿生材料、微流控、微观力学等众多领域。


    “microArch S240 是摩方的一款面向工业批量生产的超高精密3D打印机。”摩方首席技术官夏春光博士说道,“它不但解决了市场上高精密3D打印技术慢的缺陷,同时还极大放宽了精密3D打印对材料的要求,比如拓宽了树脂的粘度范围,树脂中添加纳米颗粒等。因此它极大的推动了高精密3D打印从科研向工业的扩展。”

    使microArch S240超高精密3D打印机成为理想的科研和工业生产设备,其附加特性包括:


    · 先进的薄膜滚刀涂层技术允许更高的打印速度,使打印速度最高提升10倍以上;

    · 能够处理高达20000cps的高粘度树脂,从而生产出耐候性更强、功能更强大的零部件;

    · 能够打印工业级复合聚合物和陶瓷光敏材料,包括与巴斯夫合作开发的全新功能工程材料。


    “The new BMF RG material from the Forward AM Ultracur3D® photopolymer resin line will enable users to achieve ultra-high resolution of their parts,” 巴斯夫医疗和牙科光聚合物业务开发经理Oleksandra Blacka说道, “The microArch™ 240 printer is addressing a market that has previously been unserved. This collaboration will now enable customers, especially in the medical industry, to assemble complex items that were too small to handle on previous printing platforms.”


    连接器龙头企业安费诺(Amphenol)王翔经理:


    “高强度材料和大幅面打印尺寸一直是我们希望BMF可以突破的方向,这样可以让我们在研发阶段更加得心应手。”


    中国增材制造产业联盟李方正博士:


    “S240的发布是让人期待的,成型尺寸增大、打印效率提高,且适配更多功能性打印材料,将大大拓宽其在工业领域和科研领域的应用。这也是高精密3D打印技术所取得的突破性进展,为微尺度精密器械的制造带来更多机遇。”

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    • 编译者:husisi
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    • 随着柔性电子领域的快速发展和物联网技术的普及,能够用来监测人类生理指标(如心跳、脉搏、运动周期、血压等)和机械运行状态(如主轴跳动、机器人运动状态感知等)信号的可穿戴电子器件逐渐应用到社会生活中。 可穿戴电子器件的共形设计和制造使其在电子皮肤、柔性传感和人工智能中具有潜在的应用前景。当前,大多数电子器件是利用光刻、压印技术和电子束在硅表面进行制备。然而由于缺乏弯曲表面的加工工艺,要制备与复杂曲线表面(例如人体关节)共形的电子器件尤为困难。 面投影微立体光刻3D打印技术(PμSL)可快速制造并成型任意形状和可设计的结构,为三维共形柔性电子器件的制造提供了灵活性和简便性。然而,考虑到柔性材料的成型工艺与功能特性,传统的制造工艺限制了功能材料的设计范围,降低了微结构的设计与成型尺度,制约了功能器件的成型和性能提升的范围。 图1 论文工作的摘要图 近日,西安交通大学机械工程学院陈小明、李宝童、邵金友教授等研究人员,从功能压电纳米复合材料的改性与压电器件的微结构拓扑优化等两方面出发,利用面投影微立体光刻3D打印技术(nanoArch S140,10μm精度,深圳摩方),通过设计并调节压电氮化硼纳米管材料(BNNTs)和光敏聚合物树脂的界面相容性,结合拓扑优化微结构方法,实现了具有高灵敏度、宽响应,且结构可覆形的柔性压电传感器制造。 该研究以“3D printed piezoelectric BNNTs nanocomposites with tunable interface and microarchitectures for self-powered conformal sensors”为题发表在国际高水平期刊《Nano Energy》上,为高性能可穿戴柔性压电传感器件的设计与制造提供了新思路。 工作要点一:功能纳米复合材料(BNNTs)的表面改性与材料制备,超低负载量(0.2wt%)的纳米复合材料表现出出色的压电性能: 图2 功能纳米复合材料(BNNTs)的设计、改性与表征: a)BNNTs表面功能化工艺;(b)原始BNNTs/功能化BNNTs和树脂基体界面力学行为示意图;(c)极化与未极化BNNTs等压电输出信号 为了提高压电纳米填料在有机聚合物溶液中的相容性和分散性,以及纳米复合材料的压电性能,通过用硝酸处理来实现纳米管表面的氧化和羟基形成,在超声处理下,官能化分子(TMSPM)与BNNT-OH表面的官能团嫁接,生成化学官能化的纳米管(F-BNNTs)。同时,纳米管上的丙烯酸酯基团显着提高了BNNTs在聚合物基体溶液中的分散性及压电输出;实验表明:相对于原始BNNTs,基于F-BNNTs的复合压电聚合物的压电输出提高了140% (见图2)。 工作要点二:结构拓扑优化显著提高了复合材料的压电性能,微结构的纳米复合膜在较宽的响应区域上展现出高灵敏度; 课题组研究人员的前期研究工作表明,微结构化能显著提升压电器件的输出信号(Small 13 (23), 1604245;Nano Energy 60, 701等)。因此为了实现器件电信号输出的最大化,本文采用结构拓扑优化的方法优化压电膜的微观结构,并利用高精度面投影微立体光刻3D打印的微尺度加工能力,实现拓扑微结构的制造。数值模拟结果表明,微结构的引入能显著提高压电输出,并且具有优化微结构(struct B-P 和struct C-P)的压电薄膜能进一步提高信号输出(见图3)。 图3 平面和微图案化压电薄膜的设计和仿真结果 通过微结构3D打印拓扑结构及压电信号测试,表明F-BNNTs /树脂复合膜的最大输出电压记录为4.7 V,与原始的平面F-BNNTs压电膜相比,输出提高了4.3倍,比未官能化的BNNTs基复合膜高出10倍。这种显著增强主要归因于聚合物和压电填料之间有效应力传递,以及复合膜的拓扑微结构设计。 图4 (a-f)不同微结构压电薄膜;(g)薄膜压电输出;(h)压电微结构薄膜的压电输出实验与仿真对比 工作要点三:基于PμSL技术实现共形压电器件制造与应用; 与传统的微加工方法相比,面投影微立体光刻3D打印技术在设计和制造具有复杂几何形状的共形电子器件上具有更大的灵活性,如图5所示,曲面形状和微结构的制造证实了功能材料在复杂表面上的非平面制造能力。 图5(a)面曝光3D打印原理;(b)微结构化的共形薄膜示意图 可打印压电材料被用于构造机器人手的智能触觉应变传感器。为了确保压电器件在弯曲或不平坦表面上的功能性,根据机械手的表面设计了合适的3D模型,然后将共形器件打印并安装到机械手不同的指骨上,通过建立应变感应电压与特定手部姿势的映射关系,手指上的应变传感器阵列可为机械手提供触觉感测的能力。 图6(a–d)机械手上的共形应变传感器可转换不同的姿势,例如松弛(a),抓取(b),吊勾(c)和托平(d);(e)从托举球到抓紧球的姿势以及相应的电压响应(f)。 如图6所示,手指上的应变传感器阵列可以使用14个压电应变传感器直接转换手的姿势,当用手握住不同结构的物体时,应变传感器会记录弯曲手指的不同输出信号。从预定义的传感器中获得的针对这种姿势的力的大小及其空间分布。3D打印的共形柔性压电传感器件可用于捕获接触区域上的力分布并监视机械手的不同运动,使其更能像人手一样具备相关功能,在人机交互中应用。 本研究提出了一种面投影微立体光刻3D打印功能化纳米复合材料实现功能器件制造的方法,并通过材料改性与微结构设计两方面协同提升信号输出。研究结果表明:在光固化聚合物树脂中掺杂低负载量(0.2 wt%)的功能化氮化硼纳米管,并进行微结构拓扑优化,可实现高性能压电器件的制造。该方法制备的传感器在智能机器人、仿生电子皮肤、曲面结构件健康检测与人机接口等领域有广泛的应用前景。
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    • 来源专题:集成电路
    • 编译者:shenxiang
    • 发布时间:2019-05-16
    • 在近日的投资者会议上,Intel向外界展示了未来三年的雄心壮志,在制程工艺上Intel还会继续坚持三条路——14nm不放弃、10nm量产、7nm加速。10nm工艺这几年来让Intel吃尽了苦头,不过2019年就要正式量产了,6月份就会发布10nm Ice Lake处理器,当天Intel也正式宣布了第二代10nm工艺的处理器Tiger Lake,将会使用全新的CPU内核及GPU内核。 说起来现在的10nm处理器断代跟之前的不同了,实际上第一代10nm工艺是前两年的Cannonlake,但是只出了一款酷睿i3-8121U处理器之外就放弃了,现在的Ice Lake、Tiger Lake应该是第二代、第三代10nm处理器了,但因为Cannonlake被废,Ice Lake变成了真正量产的第一代10nm处理器,Tiger Lake则是第二代。 2019年Intel的主要工作就是两款处理器——10nm Ice Lake及混合架构、3D封装的Lakefiled处理器,后者主要用于低功耗产品,Ice Lake从是笔记本、台式机所用的CPU。 关于Ice Lake,之前Intel已经公布了详细信息,CPU会使用全新的架构,具体来说是Sunny Cove核心,还会用上Gen11核显,号称性能是前代的三倍。此外,它还是首个集成WiFi 6及雷电3的处理器。 在Ice Lake之后,2020年Intel还会推出第二款10n处理器Tiger Lake,CPU架构也是全新的,不过它应该还是Sunny Cove核心,但GPU架构在Tiger Lake上会有重大变化,使用全新的X图形引擎,猜测应该是跟Xe独显架构一个体系的。 Tiger Lake处理器还会在显示技术、I/O技术上作出创新,Intel没有提及详情,不过2020年是时候支持PCIe 4.0、DDR5内存了,否则明年会大幅落后给AMD了。