HSS(高速烧结工艺)技术由英国谢菲尔德大学霍普金森·尼尔(Neil Hopkinson)发明。据称,HSS工艺有着比激光烧结3D打印技术快100倍的速度,甚至能媲美传统注塑工艺,十分适合批量制造。
HSS的整个流程如下图所示:
1. 沉积一层高分子材料粉末,如尼龙12或TPU
2. 用喷墨打印头在需要烧结的部分沉积能有效吸收红外线的特殊油墨
3. 用红外线照射需要烧结的部分,从而令油墨吸收足够的能量,融化材料粉末,实现固化
4. 重复以上步骤,直至整个物体打印完成
HSS的打印速度100倍于SLS激光烧结。SLS打印设备通过一个单点激光烧结粉末状塑料聚合物,而HSS工艺利用红外线灯和喷墨打印头来代替激光。喷墨打印头将黑色的油墨沉积在热塑性粉末床上,然后红外灯加热粉末使得塑料粉末颗粒熔化,这个过程远远快于激光烧结速度。
HSS工艺被认为是降低SLS零件成本的手段,使得3D打印与注塑等大规模制造技术相比具有竞争力。通过更换SLS中采用的昂贵激光器,可以达到与注塑成型竞争的成本和速度来制造塑料零件。
HSS技术的打印成品
与传统的激光烧结3D打印技术相比,HSS技术的主要优点在于:
1. 打印速度快,在批量制造方面有明显的优势,甚至可与传统的注塑工艺媲美。调查发现,使用HSS技术制造微型滑雪板的成本比使用激光烧结技术要低75%。
2. 融化粉末的速度比激光加热慢10000倍,从而减少对材料的损坏,提高烧结质量。
3. 材料的选择范围更广:FACTUM工程师发现,有些材料很难或是无法通过激光加热烧结,但是使用HSS技术就可以实现。
4. 可以使用100%的回收粉末,却不会造成打印件表面粗糙,同时加工过程中也不需要富含氮气的环境。
利用HSS工艺打印的物件能够实现较好的表面质量和较高的精细度,适用于制造全功能的部件,比如支架和外壳。这些部件能够直接应用于汽车、工业设备以及日常消费品。在实际应用中,可以制造多功能和功能完整的原型,例如支架、带扣、鞋底和用于最终用途的其它功能部件。目前,可扩展的应用包括汽车的内饰件和产品包装等用途。
HSS技术与惠普3D打印机的MJF类似,MJF工艺中,喷墨打印头将熔融剂和细化剂沉积在热塑性粉末床上,然后用一组红外灯烧结。两者之间最大的区别是HSS不使用细化剂。据称,HSS不需使用细化剂,也能够获得出色的分辨率,实现满意的打印结果。了解MJF工艺,请点击8张动图帮你迅速看懂惠普MJF 3D打印技术。
另外,通过将专用于特殊材料的多个打印头结合到HSS工艺中,可以沉积诸如银导电流体的功能性油墨。
HSS工艺也同样被应用于New Balance运动鞋的制造。现在很多运动品牌也开始陆续引进3D打印工艺,比如阿迪达斯的Futurecraft 4D采用的是Carbon公司的CLIP技术,耐克选择了与惠普的MJF技术合作。而HSS工艺较快的打印速度和较高的打印质量,为其跻身鞋业制造提供了很好的基础。
HSS技术打印的New Balance运动鞋
霍普金森·尼尔的HSS技术受专利知识产权保护,拥有者是英国拉夫堡大学,该专利已授权给几个单位使用,其中就包括了德国公司Voxeljet。目前霍普金森的团队正在建设中,并且将扩展到如导电油墨材料的打印,未来可用于打印电子设备。
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