頭搖又尾擺，3D列印也唱極速！ 今年三月左右，位於美國加州的Carbon 3D公司發表一種將對3D列印市場造成破壞式影響的3D列印技術－『CLIP (Continuous Liquid Interface Production)列印技術』，CLIP有別於其他3D列印技術，據Carbon 3D公司的說法，列印速度快於其他3D列印技術的25至100倍！也就是說，以前需要幾小時才能列印好的物件，若以CLIP技術只需僅僅數分鐘即可完成！如此突破性的技術，不僅讓筆者產生好奇心，到底為何CLIP技術可以「頭搖又尾擺地達到飄移境界」？
Carbon 3D的CLIP技術，究竟葫蘆裡藏著什麼？ 其實，CLIP技術的機構與光固化成形(Stereolithography，簡稱SLA)技術相當類似， 而SLA技術，簡單來說是以紫外雷射對液態樹脂進行逐點掃描，使被掃描的樹脂薄層形成固化後，平台就將物件拉起並在次浸入液態樹脂中，使已經固化的樹脂表面再覆蓋一層新的液態樹脂，再一次的掃描固化，使新固化的一層液態樹脂黏合在前一層上，如此反覆堆疊就會完成物件列印。
(Photo credit：HeatSync Labs@flickr CC BY SA 2.0.) 那麼，CLIP技術的作動原理又是如何？CLIP技術同樣也是將紫外光(或可見光)照射至紫外線固化樹脂上，使紫外線固化樹脂形成固化，並由平台連續不斷地升高將物件不斷拉起，最後即成型為物件！疑惑的你可能會問：「既然作動原理相同，那麼它？」從下圖其實可以找出答案，決定性的關鍵就在那樹脂缸的底部具有一個『無氧作用區(Dead zone)，白話一點稱〝死區〞』，及可以讓氧氣和紫外線通過的『透氧性窗口(Oxygen permeable windows)』。 細究之下才知道，SLA技術進行固化時會受到光引發劑種類、光引發劑濃度、光照強度和照射時間等條件的影響，因為固化反應是發生在樹脂與透光板的交界面上，若為了加快列印速度(即固化速度)而加強光強度，則容易使物件黏著於透光板上，因此，習知解決方案係將物件於尚未完成固化時，將物件與透光板分離，使新的樹脂補充道原來位置上，再進行下一層固化，所以習知作法會大大影響列印速度！ 反觀CLIP技術，由於所稱的無氧作用區非常的薄，且內部含有由透氧性窗口所提供的氧氣，因氧氣能有效阻止固化反應的發生，所以當物件脫離無氧作用區後，原本被抑制固化的部分此時就如同斷開鎖鍊的束縛，快速的形成固化反應，相較於SLA技術需小心翼翼的考慮固化速度，生怕物件黏著於透光板上，CLIP技術則可放膽地馬力全開，這也就難怪它能快25~100倍了！ 從專利內容帶你解密這神秘的死區 看似神祕的無氧作用區，究竟如何形成？經筆者作專利檢索後，發現CLIP技術的相關專利應為美國發明專利公開案第US20150072293A1號「CONTINUOUS LIQUID INTERPHASE PRINTING」，這個專利是由Carbon 3D的CEO－Joseph M. DeSimonem等人以個人名義所申請。
美國發明專利公開案第US20150072293A1號的示意圖 (圖片來源：USPTO) 從專利內容可知，所述的透氧性窗口即為示意圖中的滲透性結構層(Permeable build surface)，它是由半透性氟聚合物、一剛性氣體可滲透聚合物與多孔玻璃材料所組成，由此可知，滲透性結構層具有一定的滲透性，因此，位於滲透性結構層下面的聚合反應抑製劑(Polymerization inhibitor)便可滲透至滲透性結構層，而聚合反應抑製劑因可有效抑制樹脂固化(例如氧氣)，換言之，當聚合反應抑製劑滲透至滲透性結構層的另一側後，滲透性結構層會進一步將聚合反應抑製劑(氧氣)保留至樹脂與滲透性結構層之間，此時樹脂底部充滿聚合反應抑製劑的區域即形成為無氧作用區(死區)。 專利是否核准是未知數，但相關應用已如火如荼！ 列印速度如此快，且物件細緻度又更高的CLIP技術，勢必會讓3D列印市場造成震撼！而Carbon 3D亦有在台灣市場為該技術申請專利(中華民國發明專利公開案第TW201447478號「用於3D製造的方法與裝置」)，但目前該些專利皆還在審查階段，未來是否會像以前的3D列印專利，因擁有專利權而可壟斷一定市場還是個未知數。倘若該專利被核駁，我想Maker界可是會很高興的接收這份大禮，準備盡情的hack這門突破性的新技術！ 不過，有件事情是肯定的，3D列印技術正再不斷的進步，3D列印不一定會帶來第三次工業革命，但3D列印可能會改變我們的製造方式是肯定的，日前Amazon才公開了一件物流與3D列印相關的專利，據稱Amazon想於車內擺放3D列印機台，當客戶下單後，Amazon即可在物流車內把產品印出，達到幾乎零庫存的目標，當初還覺得這事猶如南柯一夢，現在看來，Amazon這瘋狂的想法可真是走在時代的尖端！ |
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