樂(lè)高首款量產(chǎn)3D打印玩具正式上市，能否牽引出更廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)？

3D打印技術(shù)參考注意到，樂(lè)高“假日特快列車(chē)”套裝玩具已于近日正式上架。據(jù)樂(lè)高官方介紹，該系列中的迷你火車(chē)頭，是樂(lè)高零售套裝中首個(gè)大規(guī)模生產(chǎn)的3D打印零件。

雖只有這一個(gè)小部件，但其意義仍然重大。該公司數(shù)十年來(lái)一直在3D打印領(lǐng)域投入巨資，此前雖限量發(fā)售過(guò)3D打印產(chǎn)品，但此次的規(guī)模完全不同。那么是誰(shuí)在背后提供技術(shù)支撐，有哪些技術(shù)要點(diǎn)，又能否創(chuàng)造出一個(gè)新的應(yīng)用場(chǎng)景呢？

高精度激光燒結(jié)3D打印技術(shù)

3D打印技術(shù)參考查詢(xún)到，樂(lè)高此次所使用的3D打印技術(shù)為EOS公司的FDR激光燒結(jié)工藝。它區(qū)別于常規(guī)的SLS技術(shù)，采用CO激光提供熱源，而非CO?激光，這為達(dá)到樂(lè)高所需要的高精度、高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，提供了至關(guān)重要的保障。

這項(xiàng)新技術(shù)將兩個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)——立體光刻（SLA）的精細(xì)分辨率與選擇性激光燒結(jié)（SLS）的耐用性和質(zhì)量。數(shù)據(jù)顯示，該技術(shù)可以打印最小壁厚為0.22mm的高質(zhì)量、高強(qiáng)度聚合物零件。

CO激光器的輸出波長(zhǎng)為5-6μm，不同于9-11μm的CO2激光器。根據(jù)3D打印技術(shù)參考此前的技術(shù)探討，CO2激光器在工業(yè)應(yīng)用中實(shí)際實(shí)現(xiàn)的最小光斑尺寸為80-90μm，而CO激光實(shí)際光斑尺寸在30-40 μm的范圍內(nèi)，更小的光斑尺寸可以制造更加精細(xì)的結(jié)構(gòu)。

而從樂(lè)高給出的展示可以看出，迷你小火車(chē)具有可活動(dòng)的結(jié)構(gòu)，且各組件之間連接緊密、復(fù)雜。而3D打印已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)可活動(dòng)組件的直接制造。雖目前沒(méi)有證據(jù)能夠證明其主體的藍(lán)色部分是一體打印出來(lái)的，但FDR的高精度制造特點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足這一制造需求。

在制造設(shè)備的配置方面，目前可以查詢(xún)到樂(lè)高使用了EOS P500 FDR 3D打印機(jī)。經(jīng)3D打印技術(shù)參考查詢(xún)，該設(shè)備的制造尺寸為500x330x400mm，搭載兩臺(tái)70w的CO激光器。經(jīng)粗略估算，該小火車(chē)產(chǎn)品的單次制造數(shù)量或達(dá)500個(gè)，很明顯能夠滿(mǎn)足它的大批量制造。

在材料方面，選擇的是EOS的尼龍12粉末PA 2200、PA 950 HD，這些材料具有極高的可重復(fù)使用性，打印件的表面質(zhì)量極為精細(xì)。其中，尼龍12是市場(chǎng)上經(jīng)過(guò)最多測(cè)試的3D打印材料，堅(jiān)固耐用、長(zhǎng)期穩(wěn)定、耐化學(xué)腐蝕，用途極為廣泛。EOS此款材料是ABS、PA6等塑料的高性能替代品，其在注塑成型中的價(jià)值已得到證明，3D打印的最終產(chǎn)品與注塑件一樣耐用。

激光燒結(jié)工藝往往面臨孔隙率高、表面不均勻以及部件容易吸附灰塵和其他物質(zhì)等問(wèn)題。樂(lè)高已經(jīng)大規(guī)模的生產(chǎn)此類(lèi)部件，那么意味著相關(guān)問(wèn)題已經(jīng)得以解決。3D打印技術(shù)參考注意到，蒸汽拋光表面處理工藝是去除表面的微小瑕疵、毛刺等，使表面變得光滑平整的重要后處理手段。這是一種基于利用高溫高壓蒸汽對(duì)工件表面進(jìn)行處理的工藝。它通過(guò)噴射蒸汽，使工件表面產(chǎn)生微小的熔融效果，使部件變得完全密封，從而提高部件的耐用性。

樂(lè)高集團(tuán)表示，選擇FDR 3D打印工藝是因?yàn)樗?strong>兼具尺寸精度、機(jī)械強(qiáng)度和表面質(zhì)量——這對(duì)于將3D打印的零件與數(shù)十億塊現(xiàn)有積木的形象完美契合至關(guān)重要。這對(duì)該技術(shù)和EOS來(lái)說(shuō)無(wú)疑是巨大的信任。

能否進(jìn)一步打開(kāi)玩具市場(chǎng)？

目前，使用3D打印技術(shù)制造玩具似乎已經(jīng)非常流行，但這卻屬于兩個(gè)完全不同的場(chǎng)景。一類(lèi)是使用FDM機(jī)器打印自制玩具，當(dāng)然這個(gè)市場(chǎng)的吸引力已經(jīng)很大；另一類(lèi)則是使用工業(yè)級(jí)的SLS技術(shù)大規(guī)模3D打印商業(yè)化的玩具產(chǎn)品。

與FDM工藝相比，SLS技術(shù)無(wú)論從設(shè)備方面還是材料方面的成本都更高，對(duì)于未有接觸的人員來(lái)說(shuō)，操作的便捷度、流程等均不熟悉，而且沒(méi)有現(xiàn)成的成熟案例提供參考。作為對(duì)比，玩具的傳統(tǒng)制造工藝注塑成型已經(jīng)非常成熟且價(jià)格低廉，這也使得玩具市場(chǎng)引入工業(yè)3D打印生產(chǎn)似乎看不到希望。

樂(lè)高作為全球最大的聚合物用戶(hù)和成型商之一。他們當(dāng)然擁有其他公司所不具備的資源。而他們對(duì)聚合物激光燒結(jié)3D打印技術(shù)的持續(xù)投入意味著，這項(xiàng)技術(shù)在消費(fèi)級(jí)應(yīng)用方面將比之前預(yù)想的可能更具可行性和成本效益。

此次樂(lè)高發(fā)布的3D打印產(chǎn)品，探索了傳統(tǒng)注塑成型無(wú)法實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，如內(nèi)部空腔、一體化活動(dòng)結(jié)構(gòu)，未來(lái)還可能會(huì)有帶有嵌入式功能的產(chǎn)品。它展示了樂(lè)高如何利用增材制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)新的設(shè)計(jì)方向。這些創(chuàng)新通過(guò)SLS 3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)，將重新樹(shù)立玩具的交互邊界。而一旦樂(lè)高能夠建立起高效、可擴(kuò)展的3D打印生產(chǎn)線(xiàn)，其大規(guī)模制造需求將會(huì)促使3D打印設(shè)備、材料的價(jià)格大幅下降，從而推動(dòng)更多玩家進(jìn)入。

FDR技術(shù)實(shí)現(xiàn)的高質(zhì)量表面效果

雖然僅僅是一個(gè)迷你部件，但這輛小火車(chē)頭或許能牽引出一個(gè)新的更廣闊的3D打印應(yīng)用場(chǎng)景。而EOS所開(kāi)發(fā)的高精度3D打印技術(shù)可能是打開(kāi)消費(fèi)級(jí)精密塑料零件大規(guī)模制造的關(guān)鍵鑰匙。

這輛小火車(chē)也不僅僅是一個(gè)玩具，而更可能是一個(gè)信號(hào)，預(yù)示著玩具的交互設(shè)計(jì)在遇到工業(yè)級(jí)3D打印技術(shù)時(shí)，或能創(chuàng)造出完全不同體驗(yàn)的產(chǎn)品，在競(jìng)爭(zhēng)激烈的賽道中獲得脫穎而出。

注：本文由3D打印技術(shù)參考創(chuàng)作，未經(jīng)聯(lián)系授權(quán)，謝絕轉(zhuǎn)載。

歡迎轉(zhuǎn)發(fā)

千人行業(yè)專(zhuān)家交流Q群：248112776

1.

2.

3.

4.