全球最高精度的工业级3D打印机Solidscape测评
时间:2015-03-30 13:12 来源:南极熊 作者:中国3D打印网 点击:次
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在北京朝阳区的康硕集团，见到了Stratasys 旗下全球最高精度的3d打印机Solidscape。康硕集团正是该产品的中国区独家代理商。  美国Solidscape公司是全球最大的3D打印技术服务商Stratasys旗下子公司，是全球最高精度3D打印机制造商。该公司从1994年创立至今经过20年的积累，在超过80个国家中拥有4000多个系统安装客户案例，该公司产品广泛应用于生物医学产品、珠宝制造、教育、工业体育用品等行业。美国宇航局NASA、通用电气GE、蒂芙尼Tiffany&Co、施华洛世奇Swarovski、卡地亚Cartier、古驰Gucci，丰田汽车TOYOTA等世界知名企业均是Solidscape产品的忠实用户。康硕集团凭借自身在全球的销售渠道和影响力，从70家公司中脱颖而出一举取得Stratasys 旗下Solidscape 3D打印机的中国区代理权限。 Solidscape最小层厚可以达到6.3μm，表面精度达到0.81μm，分辨率达到5000*5000*8000dpi。Solidscape 是全球仅有的几款喷蜡3D打印机之一，国内之前尚无该款技术的产品，凭借专利SCP技术和类蜡材质，达到全球最高精度和独有的特性。可以100%实现铸造，可以完全实现一键打印，无人值守，并且在无需UPS的情况下支持断电续打。 官方介绍 http://www.solid-scape.com/ http://www.ks-jt.com/  包装 Solidscape原厂采用纸箱包装，填充防震泡沫塑料。从箱子大小就可以看出，Solidscape的机器够小的，运输起来什么壮汉啊、叉车啊、吊车啊都不需要。  外观 见到Solidscape真机，我们不禁觉得，这货是3D打印机吗？这是号称精度最高的工业设备吗？确定不是办公复印机？ 是的，这就是全球最高精度的3D打印机。Solidscape外观设计美观小巧，摆脱了工业机的傻大笨粗的形象，简直像家里一件高档家电。从工作环境也可以看得出这台设备十分干净清洁，对比以往车间里的设备，这种视觉上的颠覆让我们有点小激动，对这款产品的评测充满期待。 
从正面看到，Solidscape外观干净简洁，采用了开模塑料壳，曲面机身、棱角分明，右上角标示了本机器的型号。封闭的机身保护打印环境的稳定，又保持周围清洁，同时保障使用者的安全。弧形仓盖采用透明开窗设计，方便了随时观察监测工作状态。正面中间显著位置采用了彩色触摸屏，图形化界面，操作简单流畅。 
机身背面有电源线和开关，数据接口也设置在这里。整个背面大面积的散热窗，保证机器运行稳定。 
左侧管道连接着吸尘器，是用来清洁用的，稍后我们会介绍到。
机器下方摆设一台吸尘器，用于清洁机身内部打印环境
技术原理 我们有必要讲述一下Solidscape的工作原理，这和我们常见的3D打印技术有所不同。Solidscape采用了该公司专有的打印技术——SCP（Smooth Curvature Printing，弧度平滑打印）技术，打印出来的物品表面光洁度高，而且具备直接铸造能力。它是将蜡材熔化后通过真空从喷嘴喷射出来，液滴直径在微米级。打印过程通过多个传感器不断校准打印精度，打印完每层再通过旋转刨床进行打磨。Solidscape最小层厚可以达到6.3μm，表面精度达到0.81μm，分辨率达到5000*5000*8000dpi。 
机身细节 从见到这款设备开始，我就好奇这机器吐的纸条是神马？捞起来一看，星星点点看不懂。技术工程师告诉我们，这是喷头校准的测试纸，是打印校准用的。  我们打开机舱看内部，这过程像战斗机开舱一样酷……  打开Solidscape的舱盖，整个加工台一览无余。里面包含了打印平台、喷头、运动机构、校准传感器、精磨铣刀等等。机构设计合理，布局井然有序，零件加工精良，运动默契配合。 
喷头 Solidscape采用双喷头结构，固体蜡材熔化后经过真空气泵到喷头喷射出来，喷出蜡滴直径为5μm左右。两喷头分别打印两种蜡质，蓝蜡为模型材料，红蜡为支撑材料。蓝蜡打印温度为113~117℃，红蜡打印温度为118~122℃。我们拆开机器的侧门，可看到打印喷头，下方是清理喷头的废料盒。 
Solidscape喷头上有摄像头，具有自动校准功能，配合校准纸带，每次校准两喷头会交叉画出十字，校准定位精度的同时，校准出蜡量。每打印一层就校准一次，如果是6.3μm层厚的话，打印仅6.3mm厚的模型就需要校准1000次！难怪是全球最高精度3D打印机，机器的每一条指令都是经过精确校准的。不过校准过程十分迅速，并不耽误时间。  拆开Solidscape机器的侧门，我们可以直观地看到喷头清理的废料盒，校准的纸带，以及部分线缆和管道。维护和清理起来也很方便。  精磨铣刀 精磨铣刀隐藏在Solidscape机舱左侧，拆开左侧的盖子，可以清楚看到精磨铣刀的位置，螺旋形的铣刀闪闪发亮加工精密。喷头打印每层后，都会经过铣刀精磨打印的平面，打磨的精度都控制在微米级，从而保证打印模型的较高精度。 
是否还记得开头那个吸尘器？打磨后的碎屑通过真空吸尘器清理干净，不影响打印结果。  运动机构 Solidscape的运动机构采用了精密电机驱动，皮带滑块传动机构。不仅电机有码盘校准，连喷头定位也有摄像头校准。各种传感器从多个环节保证高精度的打印质量，真是精益求精，万无一失啊。欧美工程师这种务实认真的态度，让小编大开眼界。  耗材 Solidscape是双喷头机器，使用两种耗材为固体蜡棒。其中蓝色的蜡棒为模型材料，红色蜡棒为支撑材料，一个圆柱体，一个六棱柱。机舱内后部设置了两个进料口，两种料仓形状不一，分别对应两种耗材的不同形状，识别简单不会混淆。  3Z系列的红蜡（3Zsupport）是纯蜡，蓝蜡（3Z Model）是类蜡树脂，蓝蜡比上一代T系列打印机的材料plusCAST硬度增强23%。支撑蜡熔点低，容易去除，不会破坏模型表面。模型蜡可直接用于制作模具进行铸造，不但失蜡无残留直接用于铸造，而且可以完美保留精度细节。 【耗材参数】 模型材料（蓝蜡）： 质量：360克/盒 体积：288立方厘米/盒 数量：10支/盒 熔点：94°- 106° C 直接气化温度593°- 649° C 支撑材料（红蜡）：质量：230克/盒 体积：288立方厘米/盒 数量：10支/盒 熔点：50-72°C 在VSO溶液中溶解温度：40-60°C  打印温度 Solidscape的固体耗材先经过料仓111~121℃加热融化，经过真空气泵再输送到喷头进行打印，机器工作环境为11~27℃。从料仓温度到导管温度，最后到喷头温度，全程调控，保证打印顺利进行。具体温度见下图。  调平 值得注意的是，Solidscape打印机的调平很简单粗暴。看见那块平台了吗？平台本身是非常水平的，经过机器测量后，不平整的地方怎么办？——铣刀削掉！ 你没看错，平台会被削掉一层，然后呢，就平整了……是不是很简单也很粗暴的感觉？不过你也不必担心平台会越削越薄、损耗大、或者整个过程过长，因为机器很精密，平台只被削掉几微米而已。 
操作体验 第一步：导入模型 我们打印一支胸针，是某珠宝设计师设计的，上面包含很多曲线和复杂结构，模型本身也非常小。打印尺寸：长12.501mm，宽13.975mm，高2.296mm。 
第二步：模型切片 【参数设置】 层厚：0.0254mm
打印温度：蓝蜡113~117℃；
红蜡118~122℃。
打印速度：默认（不可调）
切片时间：1分16秒
环境温度：23℃
第三步：一键打印 启动打印机 我们将切片好的数据保存到U盘内，通过彩色触摸屏即可实现一键打印，非常的便捷。 
打印过程 Solidscape打印过程是全自动的，从摄像头扫描条形码识别平台，打磨平台校准，喷头校准，耗材熔化，打印、磨平、校准……整个过程一气呵成，一键打印无人值守，并且在无需UPS的情况下支持断电续打，真的是简单放心。打印时间经过了2小时14分钟，略长。不过在如此高的精度下，这样的速度算不错的表现了。 
打印结束 逆着光看，模型表面十分光洁，闪闪发亮，不愧是精度最高的3D打印机。  第三步：模型后处理 
只剩最后一步就可以拿到模型啦！这个过程就是取下模型，溶解支撑的过程。你以为模型用铲子铲？NO！我们可不想破坏这么高精度的模型哦~ 
正确的方法是：打开机器卡扣，我们将打印平台整个取下，放到电热台上加热。这样做的目的是加热平台表面，让模型与平台分离，同时较低的温度不会破坏模型精度。  取下模型后我们看到红蜡和蓝蜡交织在一起，看起来模糊一片，没关系我们可以将支撑溶解掉。  将带有支撑的模型放入VSO溶液并加热，我们设定的实际溶解温度是55℃，慢慢等待一小会儿，支撑就会逐渐溶解掉，并且保留蓝蜡原本的精度。  
经过溶解后的模型，表面光滑，细节精美。这样的模型，估计只有Solidscape可以达到吧？模型完成后可通过包埋材料包裹，进行失蜡铸造，并直接用于工业生产，铸造出高精度的金属首饰或医疗器具。Solidscape打印出的模型不需要人工添加或处理支撑，更不需要打磨支撑残留，对于镂空结构毫无压力。在温度593°- 649° C下，直接气化无残留。我想这是SCP技术相对光固化的优势所在，同时0.81μm的表面精度也是不可比拟的。 
综合点评 Solidscape公司的3Z系列打印机凭借专利SCP技术和类蜡材质，达到全球最高精度和独有的特性，是全球仅有的几款喷蜡3D打印机之一。Solidscape的模型可以100%实现铸造，实现一键打印无人值守，并且在无需UPS的情况下支持断电续打……拥有众多优势，我想这就是征服几十个国家万千用户的理由吧。 说了这么多，作为穷逼的小编是买不起，不过对于珠宝首饰、生物医疗、航天国防等行业，这点小投资可以大大提高生产效率和品质，换回千百万的订单是非常划算的。虽然家庭个人还买不起，打印出来的蜡模还需要铸造，但小编依旧看好这项先进技术，也许未来某一天会更加普及，和我们的生活息息相关。 本款机器和打印服务已入驻南极熊商城。
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