整理《2020年全球3D打印企業(yè)融資事件匯總》的時(shí)候，南極熊發(fā)現(xiàn)一些新興公司，他們很小，但潛力巨大。這不僅是擁有一個(gè)好主意就了事，不僅僅是找到制造的痛點(diǎn)，更重要的是，是擁有解決這些難題的專業(yè)知識(shí)。Chromatic
3D材料與熱固性塑料(尤其是聚氨酯)的FDM擠出加工是一個(gè)很好的例子。成為3D打印常用的材料，并且容易操作、經(jīng)濟(jì)高效，那么它就會(huì)誕生巨大的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。C3DM公司，就是可以適配全球眾多FDM
3D打印機(jī)制造商的設(shè)備。據(jù)南極熊統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2020年全球FDM 3D打印機(jī)將出貨數(shù)百萬(wàn)臺(tái)，玩家用戶遍布全球。
C3DM的解決方案是基于材料和軟件的，并且與硬件無(wú)關(guān)。Chromatic
3D的FlexTune?3D打印聚氨酯，屬于橡膠彈性體，可提供高性能和高柔韌性，從汽車到消費(fèi)品，幾乎都可以適用。其CEO Cora
Leibig在材料行業(yè)工作了20年,于2016年創(chuàng)立了公司。其中在陶氏化學(xué)公司，她從事企業(yè)研發(fā)和特殊聚氨酯的研發(fā)工作，有十年之久。
“要在材料領(lǐng)域推出一項(xiàng)新技術(shù)，您必須證明它具有巨大的應(yīng)用潛力，”
Leibig博士解釋道，“其原因在于供應(yīng)鏈很深。在獲得最終產(chǎn)品之前，你必須完成許多步驟，解決大量問(wèn)題?！?
這就是為什么最初她被3D打印所吸引的原因?！白屛腋信d趣的是，”她解釋道，“你正在將材料帶到與最終用戶更近的地方，改變了交付的創(chuàng)新動(dòng)力，縮短了應(yīng)用鏈條。我認(rèn)為將會(huì)有從未見(jiàn)過(guò)的、功能更高的創(chuàng)新材料，會(huì)出現(xiàn)在3D打印領(lǐng)域。”
熱固性塑料3D打印
仔細(xì)研究了可用于3D打印的材料之后，Cora Leibig注意到，目前有些熱固性塑料很難打印，包括聚氨酯、有機(jī)硅、環(huán)氧樹(shù)脂。
這是由于熱固性材料的固有特性，這些特性非常有用，但3D打印起來(lái)也非常困難。雖有困難卻不意味著不可能，需要加以研究。對(duì)于任何熱固性應(yīng)用或工藝而言，3D打印聚氨酯的最大挑戰(zhàn)在于，需要從化學(xué)角度來(lái)解決問(wèn)題，而不只是去解決3D打印機(jī)的設(shè)備力學(xué)設(shè)計(jì)。
在熱塑性長(zhǎng)絲FDM 3D打印機(jī)中，您必須調(diào)整打印頭和床的溫度。在熱固性塑料中，您必須調(diào)整化學(xué)性質(zhì)，有點(diǎn)復(fù)雜。在Chromatic 3D
Materials中，他們修改了各個(gè)方面，例如擠出材料的反應(yīng)密度，或混合機(jī)制。”
FlexTune?系列聚氨酯橡膠彈性體的邵氏硬度是A40-90。這些材料已經(jīng)在要求耐用性的非3D打印應(yīng)用中使用了數(shù)十年。它們可以一遍又一遍地彎曲、拉伸、扭曲、擠壓。包括鞋的鞋跟和外底，輪滑刀片輪和液壓密封墊中的墊片。Chromatic
3D 的團(tuán)隊(duì)找到了一種使用這些高性能聚氨酯彈性體進(jìn)行3D打印的方法，而又不會(huì)犧牲其強(qiáng)度和耐用性。
化學(xué)與機(jī)械的配合
Chromatic改進(jìn)的3D打印，可描述為噴墨技術(shù)和擠出技術(shù)的交叉結(jié)合。在打印過(guò)程中，兩種液體成分在打印頭中混合?；旌蟿?dòng)作觸發(fā)化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)液體離開(kāi)打印頭并沉積在打印零件上時(shí)，材料變成部分聚合的凝膠。它在幾分鐘內(nèi)固化成穩(wěn)定的粘性材料。整個(gè)過(guò)程在室溫下進(jìn)行。
南極熊3D打印
雙組份聚氨酯3D打印材料，彈性 柔性堪比TPU，F(xiàn)DM打印機(jī)也可以使用#材料 #3D打印 #科技 @南極熊3D打印
換句話說(shuō)，在熱塑性擠出中，材料會(huì)熔化并重整，而實(shí)際上在擠出過(guò)程中會(huì)“產(chǎn)生”熱固性材料。這樣會(huì)在整個(gè)零件中產(chǎn)生牢固的化學(xué)鍵，并具有更各向同性的特性?！皬谋举|(zhì)上講，這就像由分子一個(gè)一個(gè)結(jié)合起來(lái)的，”
Leibig解釋道，“另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是我們?cè)O(shè)計(jì)的方式：從噴嘴出來(lái)的材料的粘度比普通絲材低約一萬(wàn)倍，這意味著打印速度可以大大提高?！?
化學(xué)比機(jī)械更具挑戰(zhàn)，但這并不意味著不可克服。優(yōu)點(diǎn)是，可以使用人們50多年來(lái)一直用于熱固性化學(xué)的所有工具，并將其應(yīng)用于3D打印。Leibig認(rèn)為，沒(méi)有取得太大進(jìn)展的主要原因是，目前只有少數(shù)人在研究熱固性3D打印。
這其中最有名的美國(guó)Carbon，基于立體光刻技術(shù)的數(shù)字光合成技術(shù)，使用熱固性材料和光敏聚合物的混合物來(lái)觸發(fā)光固化過(guò)程。Chromatics的基于FDM擠壓的工藝可提供更多的多功能性。使用混合來(lái)觸發(fā)反應(yīng)，使我們可以采用非常靈活的方式，加入添加劑，例如著色劑。
彩色擠出系統(tǒng)可以安裝在任何FDM 3D打印機(jī)上，并用熱固性換熱頭更換熱敏打印頭。Chromatic 3D團(tuán)隊(duì)使用標(biāo)準(zhǔn)的大幅面Juggerbot
3D打印機(jī)，并提供資料以及必要的軟件。對(duì)于許多硬件制造商而言，Chromatic 3D材料系統(tǒng)可以幫助擴(kuò)大市場(chǎng)機(jī)會(huì)。
應(yīng)用落腳點(diǎn)
利用這種多功能性，Chromatic專注于工業(yè)設(shè)備的密封件和墊片等應(yīng)用，其零件的供應(yīng)鏈成本極高。由于物流相關(guān)的成本，僅需要幾美分材料的零件最終可能要花費(fèi)數(shù)十美元。
“當(dāng)我們查看密封件和墊圈的供應(yīng)鏈時(shí)，有很多專門的設(shè)備，全年可能只需要不到五百個(gè)零件。都是定制的，從經(jīng)濟(jì)成本角度上無(wú)法去注塑生產(chǎn)，”
Leibig博士解釋說(shuō)，“因此，與這類備件相關(guān)的物流成本高達(dá)零件成本的90%，消耗在倉(cāng)儲(chǔ)和分銷上面。幾百個(gè)的量級(jí)，注塑廠商不愿接單?！?
如果材料足夠好，那么這些零件將非常適合3D打印來(lái)制造。無(wú)論是公共汽車、火車、拖拉機(jī)、老爺車還是工廠的機(jī)械、小型車隊(duì)，3D打印的這類零件取得很好的應(yīng)用。
由于FlexTune?材料在3D打印過(guò)程中會(huì)固化，并且不需要加熱即可避免變形，因此零件高度可以達(dá)到20厘米以上。主要限制是一旦有缺陷，就會(huì)積累和放大，因此Chromatic開(kāi)發(fā)了一種AI技術(shù)來(lái)補(bǔ)償出現(xiàn)的任何缺陷，他們大約50%的研發(fā)時(shí)間都花在專用軟件開(kāi)發(fā)上。
在速度方面，F(xiàn)lexTune?材料的打印速度比熱塑性FDM工藝快約五倍。打印零件是100%致密的，滿足密封零件的壓力要求。
厲害的是，這個(gè)技術(shù)可在其他零件上進(jìn)行打印。例如五軸機(jī)器人在金屬零件上進(jìn)行3D打印。對(duì)于需要集成緩沖或密封的金屬零件，有著大量的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。
