技術(shù)文章
Technical articles微米級精度作為精密工業(yè)制造領(lǐng)域的核心指標,其實(shí)現既依賴(lài)于機械、電子、材料、物理等學(xué)科的協(xié)同創(chuàng )新,也推動(dòng)著(zhù)精密加工工藝向高效化、智能化實(shí)現路徑突破。
如今,微納3D打印技術(shù) 正在推動(dòng)多項研發(fā)成果從實(shí)驗室邁向產(chǎn)業(yè)化。例如,在生物醫學(xué)領(lǐng)域,通過(guò)載活細胞打印能力,推動(dòng)組織工程與再生醫學(xué)的突破;在微電子行業(yè),微米成型技術(shù)加速了芯片封裝與柔性電子的發(fā)展;在航空航天領(lǐng)域,可實(shí)現輕質(zhì)高強度構件的整體制造,從而顯著(zhù)提升裝備性能。
為進(jìn)一步提升微納3D打印智能化、高效能、穩定性綜合能力,摩方精密全新升級microArch® S230A(光學(xué)精度:2μm),通過(guò)智能參數調控與自動(dòng)化調平系統深度融合,使微觀(guān)器件自由構建產(chǎn)生數量級提升,正推動(dòng)著(zhù)制造業(yè)向微觀(guān)尺度與功能集成的全新維度演進(jìn)。
作為摩方精密的明星機型,microArch® S230A(2μm)的核心優(yōu)勢已從基礎性能突破向系統化智能升級躍遷。此次迭代主要在自動(dòng)化、兼容性?xún)煞矫孀鰞?yōu)化提升:
①自動(dòng)水平調節系統,高精密調平少等待
S230A集成平臺自動(dòng)調平、繃膜動(dòng)態(tài)校準與滾刀智能調節功能,工藝參數設置、液面平衡及流平時(shí)間控制等關(guān)鍵工序自動(dòng)化,將打印前調平校準時(shí)間壓縮至3分鐘內完成,顯著(zhù)減少操作人員打印準備時(shí)間。其次搭載高精密運動(dòng)控制系統,XYZ軸重復定位精度達±0.2μm,配合氣浮平臺與激光測距模塊充分保障復雜異形微結構一次成型精度和質(zhì)量。
②多材料適配,覆蓋科研和工業(yè)全場(chǎng)景需求
智能液槽加熱系統,突破地域環(huán)境對材料流變特性的限制,兼容高粘度工程樹(shù)脂,生物相容性樹(shù)脂、耐高溫樹(shù)脂、犧牲樹(shù)脂、陶瓷漿料(氧化鋯/氧化鋁)、高精度水凝膠等多種材料,支持從實(shí)驗室原型到工業(yè)終端產(chǎn)品的全流程開(kāi)發(fā)。
①高精密微針加工技術(shù)突破
北京理工大學(xué)姜瀾院士、韓偉娜研究員團隊提出了一種新型制造高精度三維微結構的加工方法。該團隊采用microArch® S230 3D打印系統和飛秒激光貝塞爾光束制孔相結合的方法創(chuàng )建了具有高度定制、精確結構和高效加工的三維結構。并將該技術(shù)成功應用于定制微針的生產(chǎn),包括斜尖微針和多孔微針,證明了該技術(shù)具有廣泛、高效的微孔加工能力,峰值制孔速度可達每秒20萬(wàn)個(gè)孔。這項技術(shù)不僅為制造具有微細腔體結構的三維器件提供了創(chuàng )新方法,而且具有廣泛的工業(yè)應用前景。
在精準醫療領(lǐng)域方面,來(lái)自中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)徐曉嶸教授課題組開(kāi)發(fā)了一種能夠同時(shí)裝載PB和CUR的多功能微針,采用S230 3D打印設備實(shí)現了微錐結構模板的高精度打?。ㄖ睆剑?0μm,高度:40μm),并通過(guò)翻模技術(shù)制備了PDMS模具。該項研究成果可以擴展創(chuàng )建各種無(wú)痛、高效、抗吸濕和多藥負載的微針,為病變提供協(xié)同治療。
② 師法自然,仿生學(xué)探索和實(shí)踐
武漢大學(xué)動(dòng)力與機械學(xué)院薛龍建教授課題組聯(lián)合工業(yè)科學(xué)研究院趙焱教授設計開(kāi)發(fā)了一種具有魚(yú)鱗結構的Janus水凝膠涂層,該涂層由具有仿魚(yú)鱗結構的減阻上表面和較強黏附性能的下表面組成,表現出優(yōu)異的力學(xué)強度、抗溶脹、抗污染和減阻性能。作者通過(guò)S230 3D打印系統打印了以翹嘴魚(yú)魚(yú)鱗為原型的仿生模板。
近日,薛龍建教授課題組又再次發(fā)布頂刊,受到南洋杉啟發(fā)構建了仿生拓撲彈性液體二極管,同樣采用了S230 3D打印系統制備了仿南洋杉葉片棘輪陣列硬模板,結合軟印刷技術(shù)與基底預拉伸制備了TELD。該研究成果不僅能夠實(shí)現液體的單向長(cháng)程輸運,還可對流動(dòng)路徑進(jìn)行原位動(dòng)態(tài)調控,為微流控系統提供了一種動(dòng)態(tài)控制新策略。
③光學(xué)革命:超透鏡精度躍升
鑒于太赫茲信號的高穿透性和非電離特性,香港城市大學(xué)太赫茲與毫米波國家重點(diǎn)實(shí)驗室成功研制了超寬帶無(wú)色差超分辨廣角太赫茲成像透鏡,該透鏡結構是通過(guò)S230 3D打印系統制備而成。
該項成果極大的推進(jìn)了太赫茲成像技術(shù)的發(fā)展,突破了消色差透鏡系統復雜,分辨率低,大數值孔徑與大工作帶寬不可兼容,消色差與消彗差不可兼容等技術(shù)難題,為新一代緊湊可集成的太赫茲成像系統的研發(fā)提供了全新的技術(shù)路徑。
來(lái)自不同領(lǐng)域的科研成果共同證明,S230 3D打印系統通過(guò)摩方微納3D打印技術(shù)賦能,可實(shí)現多尺度復雜科研結構的精準制備,將研發(fā)周期大幅度縮短,助力生物醫療、仿生工程、精密電子、超材料、新材料、太赫茲等多個(gè)高精尖科研領(lǐng)域取得突破性成果,為復雜結構的高效制備與性能定向優(yōu)化提供了系統性解決方案。
在工業(yè)領(lǐng)域,摩方微納3D打印技術(shù)也發(fā)揮著(zhù)重要的賦能與支持作用。北京大學(xué)南昌創(chuàng )新研究院聯(lián)合摩方,利用S230A 3D打印系統開(kāi)發(fā)出204通道高通量微流控芯片。該芯片通過(guò)W/O/W雙乳化模板,成功制備PLGA-納曲酮載藥微球,粒徑均一性CV值<5%,包封率達85.3%,推動(dòng)阿片類(lèi)藥物依賴(lài)治療進(jìn)入臨床轉化階段。
相較于傳統微流控制備方法,本技術(shù)通過(guò)高精密增材制造工藝有效解決了通量受限、粒徑分布不均、生產(chǎn)成本高及制備效率低等技術(shù)難題,大大提升了藥物控釋的精準度。該研究成果不僅實(shí)現了微流控載藥微球制備技術(shù)從實(shí)驗室規模向工業(yè)化生產(chǎn)的跨越,更為新型藥物遞送系統的開(kāi)發(fā)提供了重要支持。
近年,德國工業(yè)BANTLE 3D陸續用摩方設備完成了多個(gè)高難度項目,包括一塊完整機械手表所需的百余個(gè)微型零部件;化妝品行業(yè)的睫毛膏刷模;醫療領(lǐng)域的生物相容性零件;電氣行業(yè)非導電陶瓷部件的初步工藝試驗等,助力其客戶(hù)突破傳統工藝瓶頸的微型加工技術(shù)。近日,BANTLE 3D即將引入S230A 3D打印系統,成為歐洲具備2μm級工業(yè)打印能力的企業(yè)之一。其新建2000㎡工廠(chǎng)集成脫脂燒結產(chǎn)線(xiàn),預計為精密電子、通訊、航空航天領(lǐng)域提供耐高溫陶瓷組件。
從確保實(shí)現微流控芯片高通量構建,到通信器件的商業(yè)化落地,摩方microArch® S230A始終以技術(shù)為錨點(diǎn),建立科研創(chuàng )新和產(chǎn)業(yè)落地的雙向賦能機制。截至2025年4月,摩方已支持超百篇SCI頂刊論文、多個(gè)產(chǎn)業(yè)化項目,并與全球40國頂尖機構共建精密制造生態(tài)。未來(lái),我們將繼續以“微米級創(chuàng )新"重塑宏觀(guān)世界,與合作伙伴共赴精密制造新紀元。