法國(guó)Prodways曾經(jīng)是法國(guó)工業(yè)集團(tuán)GroupeGorge旗下的子公司。2017年5月,Prodways通過(guò)IPO獨(dú)立,在巴黎證交所上市。Prodways上市后收購(gòu)了AvenAo集團(tuán)旗下的工業(yè)設(shè)備供應(yīng)商AvenAoIndustrie,以及醫(yī)療設(shè)備制造商Interson-Protac,經(jīng)過(guò)一系列的整合,不斷加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈的掌控能力。
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Prodways坐落在法國(guó)里爾(Lille),是法國(guó)北部最大的城市,是一個(gè)充滿自信、生機(jī)勃勃的文化和商業(yè)中心。20世紀(jì)90年代,Allanic博士發(fā)明了UV光固化技術(shù)(UVphotopolymerization)并申請(qǐng)專利,在2008年,基于3D打印機(jī)的應(yīng)用上,他發(fā)明了移動(dòng)數(shù)字光處理技術(shù)(MOVINGLighttechnology),并基于此推出了DLP系列3D打印機(jī):L-series和V-series。
MOVINGLightDLP技術(shù)
高精度批量制造的3D打印技術(shù)
△移動(dòng)數(shù)字化處理技術(shù)原理圖
MOVINGLight技術(shù),是一種數(shù)字化處理(DLP)技術(shù)路線。365nm的UVLED可以使更廣范疇的高性能的樹(shù)脂感光,可以固化SLA用環(huán)氧樹(shù)脂(Epoxy)和DLP用丙烯酸酯樹(shù)脂(Acrylates)以及各類混合材料。這種技術(shù)可以制造兩大類材料:功能樹(shù)脂和陶瓷。
在陶瓷材料的應(yīng)用上,Prodways專注于功能陶瓷材料(TechnicalCeramic)的制備。
目前光固化技術(shù)路線主要有SLA、DLP兩類,有的研發(fā)機(jī)構(gòu)對(duì)光固化技術(shù)進(jìn)行了改造升級(jí),比如將紫外激光束改造為光斑大小的面,提高了打印速度,然而會(huì)遇到一些限制因素,主要有兩個(gè)缺陷:
陶瓷類漿料(氧化鋯、氧化鋁、HA等)是樹(shù)脂和陶瓷類粉末的混合物,其在室溫下的高粘性,會(huì)導(dǎo)致整個(gè)材料的控制不均勻,燒結(jié)完之后很多成品達(dá)不到質(zhì)量要求。
在激光功率不可調(diào)的前提下,使用不同焦距的鏡頭來(lái)打印不同尺寸的物件,由于角度變化導(dǎo)致了能量分散,精度受到影響,平面尺寸越大,分辨率越低。
而Prodways研發(fā)的MOVINGLight技術(shù)彌補(bǔ)了這樣的缺陷。與其它DLP設(shè)備不同的是,法國(guó)Prodways使用了一種移動(dòng)數(shù)字光處理器,通過(guò)45°反射鏡使得所有反射下來(lái)的UV光能夠垂直打在平面上,利用3*6cm的小方塊在平臺(tái)上垂直90度掃描。
每一個(gè)小方塊都實(shí)現(xiàn)了同等能量、同等波長(zhǎng)、同等精度的打印,從而得到高速,高精度,更勻稱的產(chǎn)品。這樣的打印方式也實(shí)現(xiàn)了大尺寸的打。500*500*500mm),層厚范圍25~150um。
MOVINGLight技術(shù)也是目前唯一一家能夠?qū)崿F(xiàn)批量化3D打印生產(chǎn)的技術(shù),據(jù)南極熊了解,很多廠商都不具備這樣的生產(chǎn)能力。如果同時(shí)打印100個(gè)齒科模型,在抽檢過(guò)程中,MOVINGLight技術(shù)能夠在保證高速度打印的前提下確保每一個(gè)模型都達(dá)到生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
對(duì)比Stratasys、3DSystems、Prodways三家設(shè)備型號(hào)(下圖)。我們可以看到,Prodways的L7000D型號(hào)設(shè)備生產(chǎn)85副齒科模型僅用時(shí)3小時(shí),相當(dāng)于5小時(shí)生產(chǎn)125副,遠(yuǎn)超前兩者的生產(chǎn)效率。
▲三種型號(hào)設(shè)備對(duì)比
打印完成后,需要對(duì)陶瓷材料進(jìn)行后處理。Prodways能夠?qū)崿F(xiàn)陶瓷漿料高于50%的材料。如此高的陶瓷漿料流動(dòng)性很低,打印難度相當(dāng)高,MOVINGLight技術(shù)則實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量的打印,并且收縮率能夠有效控制在21%以內(nèi),成品陶瓷含量達(dá)到99%。據(jù)南極熊了解,大部分陶瓷3D打印企業(yè)的收縮率在30%左右。
在收縮率達(dá)到20%左右的前提下,致密度還能達(dá)到99%,這是非常不容易的。這需要對(duì)陶瓷胚料的含量控制、燒結(jié)的工藝和溫度控制都需要非常精確。
后處理流程圖
如今醫(yī)用陶瓷打印件對(duì)孔隙率的要求是100——300um。比如骨細(xì)胞自身的體積是小于200um,因此需要留有符合規(guī)格的孔隙以及仿生的內(nèi)部結(jié)構(gòu)才能達(dá)到醫(yī)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。MOVINGLight技術(shù)制造的成品已經(jīng)完全符合要求,相關(guān)客戶目前已經(jīng)成功進(jìn)行了骨骼支架等生物相容性材料的動(dòng)物臨床實(shí)驗(yàn)。
Prodways陶瓷打印件具有高密度高純度以及優(yōu)異的熱學(xué)-力學(xué)性能,這也就意味著一旦物件燒結(jié)處理完畢后,就可以直接投入使用。這對(duì)于航空航天、精密儀器領(lǐng)域是非常重要的。很多航空航天的零部件在高溫氣流通過(guò)后需要迅速降溫,大部分金屬材料都達(dá)不到要求,而陶瓷材料符合快速降溫的標(biāo)準(zhǔn)。
△Prodways陶瓷打印件
錦廷科技
培養(yǎng)復(fù)合型人才刻不容緩
在了解法國(guó)Prodways過(guò)程中,南極熊聯(lián)系到了Prodways的中國(guó)區(qū)戰(zhàn)略合作伙伴錦廷科技。錦廷將業(yè)務(wù)主要集中于新材料、新工藝、新產(chǎn)品的研發(fā),設(shè)計(jì)領(lǐng)域主要包括三個(gè)方面:科研,醫(yī)療和航空航天,并且與各大高校進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研合作,比如生物陶瓷和PEEK材料的研發(fā)。
在醫(yī)療領(lǐng)域,3D建模技術(shù)、3D打印技術(shù)與醫(yī)學(xué)知識(shí)密不可分,而大多醫(yī)生不具備3D建模和工程能力,建模工程師又因缺乏醫(yī)學(xué)知識(shí)而無(wú)法篩選一手?jǐn)?shù)據(jù),因此出現(xiàn)了3D建模與醫(yī)學(xué)知識(shí)的背離。
如今的設(shè)計(jì)師需要掌握的能力不再僅僅是會(huì)制作三維模型,數(shù)字化醫(yī)學(xué)需要具備將醫(yī)學(xué)與3D建模技術(shù)、工程學(xué)、力學(xué)、材料學(xué)相結(jié)合的理解能力,而目前國(guó)內(nèi)能夠?qū)?D建模技術(shù)成熟運(yùn)用到到醫(yī)學(xué)、工業(yè)以及航空航天領(lǐng)域的復(fù)合型設(shè)計(jì)人才在我國(guó)是相對(duì)缺乏的。因此,培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)的醫(yī)工(MedicalEngineer)設(shè)計(jì)人才已經(jīng)成為了當(dāng)務(wù)之急。
錦廷的理念就是培養(yǎng)這樣的復(fù)合型人才:能夠與醫(yī)生進(jìn)行無(wú)障礙溝通,同時(shí)從設(shè)計(jì)、力學(xué)、手術(shù)方案、材料的選擇以及醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)等多角度綜合考慮解決方案。錦廷已經(jīng)慢慢體現(xiàn)出這樣的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì),這也是其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)所在。