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Carbon3D 的列印原理是什麼？

01-07

這家3D列印公司，用光和氧氣「生長」出要列印的物體

https://www.youtube.com/watch?v=VTJq9Z5g4Jk

https://www.youtube.com/watch?v=74BjdHDJeE0

從視頻上看到的列印過程非常像光固化3D印表機，但是看不到光固化列印時的高亮區域，CLIP技術與光固化之間有什麼不同？

官網的視頻非常酷炫~ Carbon3D | CLIP Technology

新出的一段視頻~https://www.youtube.com/watch?v=8uD0d1IPsF4

曾經在學校的 Center of Engineering Education Outreach 餓著肚子跟一隻巴吉度犬玩兒了一下午就為了等一個3D列印的手掌大小的零件，打出來的還莫名有點兒歪，所以在TED上看到這個Joseph DeSimone: What if 3D printing was 100x faster?的時候還蠻激動。

於是翻譯了一下。

以下是Joseph DeSimone老爺子的話。

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你們看我手裡這個東西。它看起來很簡單但其實很複雜，是一組聯結起來的同心網格球頂結構，所以不能用傳統的製造工藝生產。它的對稱性使你不能用注塑制模，甚至不能把它銑削出來——這是3D印表機的活兒，但是大多數3D印表機需要3-10個小時來製造它。可是今晚我們打算冒一回險，在這個十分鐘的談話中在舞台上把它做出來。

現在，「3D列印」實際上是一個不恰當的用詞。它其實只是一遍一遍的2D列印，使用的是與2D列印相關的技術。想想噴墨列印，你把墨水鋪到紙上變成字母。然後你一遍一遍重複這個過程來建立一個三維的物體。在微電子領域，他們使用光刻來做同樣的事情，生產晶體管和集成電路，重複多次建立起一個結構。這些都是2D列印的技術。

受到《終結者2》中關於T－1000機器人的鏡頭的啟發，我們想，為什麼3D印表機不能以這種形式運作呢？你想要的物體從一個水窪里升起，基本實時並且沒有浪費，就像這個電影里一樣。我們能從好萊塢的啟發中發現實現它的辦法嗎？這就是我們的挑戰，如果我們成功了，就能從根本上解決阻礙3D列印作為一種製造方法的3個主要問題：

  1. 3D列印永遠打不完。蘑菇都比3D列印的零件長得快。
  2. 那種一層一層的工序會導致列印出來的零件有力學性能上的缺陷。所以如果我們能讓零件連續地「生長」，就能排除這種缺陷。
  3. 3D列印的材料選擇太過有限。實際上，如果零件生長得足夠快，我們可以開始使用自癒合材料，就能獲得一些奇妙的性質。所以如果我們能成功模仿好萊塢，我們就能真正地3D製造。

我們的方法使用高分子化學中的標準知識，利用光和氧氣來連續地「生長」出零件。光和氧氣的工作方式不同。光能夠把樹脂變成固體（把液體轉化成固體），而氧氣抑制這一過程。所以從化學角度來看，光和氧氣是兩極對立的。如果我們能夠在空間上控制光和氧氣，就能控制這個過程。我們稱這種技術為CLIP（Continuous Liquid Interface Production）。它有3個功能組件：

  1. 一個盛著水窪的貯存器，就像T－1000一樣。在貯存器的底部有一個特殊的窗口。
  2. 一個可以降入水窪並把物體從液體里拽出來的平台。
  3. 貯存器下方有個光投影系統，可以投射紫外區域的光。

關鍵就在於貯存器底部的那個窗口。它是複合的，不僅能夠透過光而且能夠透過氧氣，特點像是隱形眼鏡。當你把平台降下來，在傳統過程中，窗口無法透過氧氣，你會做出一個2D的圖形然後它會粘到窗口上。為了引入下一層，你得先把這一層分離，引入新的樹脂，重新定位，再一遍一遍重複。

但使用我們的特殊窗口，在光線照到底部的同時，氧氣透過底部，阻礙反應，我們就獲得了一個「盲區」。這個盲區的厚度是幾十微米的量級，相當於兩三個紅血細胞的直徑，這是在窗口的交接面上保留液態的一層液體。然後我們把物體拉起來，就像我們在《科學》雜誌上發的論文里說的一樣。

當我們改變氧氣的含量，就能改變盲區的厚度。因此我們控制一些關鍵變數：氧氣含量、 光、光的強度、自愈劑量、黏度、幾何形狀，使用非常複雜的軟體來控制這一過程。

它的結果是非常令人震驚的——比傳統的3D印表機要快25-100倍，這是遊戲規則規上的改變！不僅如此，由於我們能夠將液體送到交接面，我相信可以做到快1000倍。這實際上可能產生大量的熱，作為一個化學工程師，我對於熱傳遞和「由於速度實在太快也許有朝一日我們會有水冷的3D印表機」感到興奮。而且由於我們消除了分層，列印出來的零件是完整的一塊，你不會看見表面結構，這些表面在分子水平上是光滑的。大多數由3D列印的零件都以由於其層狀結構而基於列印方向的力學性能臭名昭著。但若你這樣生產一個物體，其性質不隨列印方向的改變而改變。他們看起來像注塑成型的，與傳統3D列印出來的非常不一樣。此外，我們能把整本高分子化學教材扔進來－－我們可以根據你想要3D列印的東西的特性來定製一些化學性質。

（左邊是傳統的3D列印出來的材料表面，右邊是CLIP技術打出來的）

打完了！長這樣：

關於應用：

我們能夠使用力學性質很棒的材料。我們第一次能夠擁有高彈性或高阻尼的彈性體。想想振動控制和棒棒噠運動鞋。我們可以製作強度難以置信的材料，高強度－重量比的材料。

所以現在機會來了，如果你能夠飛快地製造有成品性質的零件，就能改變製造業。在現在的數字化製造領域，主要的方法是 digital thread，我們從CAD繪圖，一個設計，到原型機再到大批量生產。通常，digital thread 在原型機階段就不行了，因為大多數零件都不具有成品的性質所以你無法大批量生產。但現在你有機會做各種東西了，從有棒棒噠晶格特性的節能型汽車，到高強度－重量比的新型渦輪葉片，各種。

想像一下如果你在急救情況下需要一個支架，你可以擁有一個專為你設計的、基於你的解剖學結構的、實時列印出來的、可以在18個月後消失的支架，而不是醫生從架子上拿一個標準型號的給你，這真是太棒了。或者數碼牙科，在你還在牙醫的椅子上的時候就把這結構做出來了。

看我在北卡羅來納大學的學生做出來的，這些都是奇妙的微觀結構。

這個世界在納米製造上真的很擅長。摩爾定律可以把東西降到10微米以下，在那個領域我們很擅長，但在10微米到1000微米的尺度上造東西是很困難的。硅工業的減法技術不能很好的做到這一點，他們不能那麼好地蝕刻晶片。但這個過程是如此微妙，我們可以用加法技術讓東西從底部長出來，在幾十秒內造出不可思議的東西，開闢新的感測器技術、新型給葯技術、新的晶元實驗室應用，一些真正改變世界的東西。

這是具有硬體、軟體和分子科學的交叉性質的機遇，我迫不及待想要看到世界各地的設計師和工程師們能用這個棒棒噠工具做出來的東西。

說起來就是一個精密受控的界面聚合反應。

找到了一篇解釋比較完整的文章，轉過來大家看一下

http://blog.magicfirm.com/2015/03/carbon3d-clip-3d-printing/

Carbon3D 創始人在TED的演講視頻，求漢化字幕

Joseph DeSimone: What if 3D printing was 100x faster?

Joseph DeSimone- What if 3D printing was 100x faster.mp4_免費高速下載

谷歌領投1億美金給100倍高速3D印表機的原因

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