PrintFoam首席技术官David Walker谈论市场上第一款真正的3D打印泡沫

如果你与足够多的材料科学家交谈，你会注意到的一件事是，他们都很热情。这些人真正关心事物是由什么东西构成的。

对于其他人来说，关心材料科学也比以往任何时候都更加重要，如果仅仅是因为这是人类可能找到解决广泛生态不稳定的大部分实用解决方案的地方。如今，复合材料3D打印领域正在探索许多最有趣的此类解决方案，也许最有趣的是3D打印泡沫。如果你甚至不知道有3D打印泡沫，其中一个原因是因为PrintFoam在2016年从麻省理工学院开始，在其标志性产品上进行了多年的开发后，才逐渐推出了其技术细节。早在2018年，创始人兼首席执行官马修·珀尔森（Matthew Pearlson）进行了独家首次采访（采访的第一部分和第二部分）。虽然该技术的确切性质仍然是一个严密保护的秘密，但它可以被描述为立体光刻（SLA）工艺的高级专有方法，并具有所有适当的IP保护。

PrintFoam首席技术官David Walker（大卫·沃克）

我有了一个令人兴奋的机会与David Walker博士交谈，他是该公司的首席技术官（CTO）和联合创始人，也是前面提到的充满激情的材料科学家之一。

PrintFoam不仅仅是一个有趣的先进材料品牌：正如Walker明确指出的那样，它有一个真正有凝聚力的企业形象，一个基于大目标的企业形象。这既适用于该公司对市场份额的雄心壮志，也适用于旗舰技术背后的工程工作。

正如Walker在采访结束时总结的那样，PrintFoam对服务于任何行业都不感兴趣：“我们正在寻找能够增加很多价值的鲸鱼。这些不一定是今天的巨型行业，但我们正在寻找我们看到巨大增长潜力和大批量印刷机会的应用。因此，我们与规模各异的公司合作：与我们合作的最大公司价值数百亿美元，……但我们也在与刚从大学毕业的全新公司合作——因为我们看到了他们的愿景，看到了我们如何增加价值，看到了我们如何在新兴领域共同取胜。…我关心的是从事具有全球规模和有意义影响的项目。我认为这是3D打印的未来胜利。

什么是泡沫？

现在，如果你想知道泡沫到底是什么，你很幸运——我不太自豪地承认我也记不住，所以我要求沃克在采访开始时为我澄清技术定义。顺便说一下，我们对泡沫的无知并不完全是我们的错：3D打印行业中有许多产品声称是泡沫或泡沫状，但并不是真正的交易。泡沫的增材制造（AM）是真正的泡沫，一旦打印出来，这是PrintFoam独有的成就，它开始解释该公司技术的巨大意义。

正如沃克所解释的那样，“泡沫是一种多相材料——一种基质材料，在我们的例子中是聚合物，里面有某种气相。还有不同类型的泡沫。有开孔泡沫，它就像海绵一样，在整个塑料中都有相连的孔。然后是闭孔泡沫，它们在塑料内部有小气泡。…通常，3D打印中“泡沫”的想法围绕着创建数字晶格结构的想法，该结构试图模仿泡沫的行为。…当你放大我们的材料时，与其他人不同，我们实际上有这些非常好的均匀微泡。这更典型的是你在鞋底中找到的东西。你会把这些气泡困在聚合物里。它不仅仅是整个固体塑料。…我们的技术在印刷过程中发泡树脂，而不是事后发泡。不仅如此，我们还可以控制气泡的大小。它可以是我们选择在该图层中打印的任何尺寸。你可以开始想象许多非常有趣和很酷的应用，我们现在可以开始探索，否则你将无法通过传统注塑成型生产的泡沫来实现。

为什么选择3D打印泡沫？

所以，你有它 – PrintFoam所做的与市场上其他任何东西之间的直接，根本区别。不过，不同是一回事，“更好”是另一回事。

“我是一名工程师，所以我要告诉你，’更好’总是相对的，”沃克说。“泡沫在材料科学中有什么更好的用途？通常，它的强度重量比非常非常好。所以，如果你曾经做过轻量化和类似的事情——我们在3D打印中经常谈论的事情——泡沫是非常独特的定位。此外，它还具有一些非常有趣的机械、热和声学特性。…使用发泡树脂最重要的事情之一是它有助于减少材料的使用，从而降低打印部件的成本。目前[AM]最大的限制因素之一是材料成本。当你去购买树脂时，树脂的成本实际上会使它对于很多来说太贵了，否则，杀手级应用……好吧，当你通过捕获气泡来减轻一半以上的重量时，你就把昂贵的树脂成本降低了一半。因此，您不仅降低了零件的权重，而且还降低了制造零件所需的成本。这对整个领域来说是一个非常大的瓶颈。

说到瓶颈，增材制造行业的另一个问题是完成印刷产品所需的时间。也许大多数情况下，滞后与吞吐量缓慢有关，而具有较高吞吐能力的打印机只能做这么多来解决这个问题。

沃克与PrintFoam的联合创始人兼首席执行官马修·珀尔森（Matthew Pearlson）合作

“[使用泡沫，]你实际上可以更快地运行你的打印机，”沃克解释说。“你把这个气泡涂在一个非常薄的粘稠糖果壳上，你必须用光治愈。但是，如果你必须固化所有这些聚合物，百分之百的液态树脂和无气体，它需要更多的光能来完成工作。因此，当我们查看运行基于紫外线的3D打印机的速度上限时，基本限制之一是您可以泵入聚合物的光能。我能多快地将能量注入以使其凝固？当你有泡沫时，你需要凝固的材料要少得多，所以你可以更快地运行你的打印机。

对于一类材料，尤其是在增材制造领域，很难想象比1）使用明显更少的产品以及2）更快地将产品转化为成品的能力更具吸引力的卖点。PrintFoam的第三大卖点是，为了实现其彻底改变材料空间的努力，该公司还为整个复合材料3D打印市场开发了一些潜在的变革性硬件。这包括三种不同的打印机：Foam100 用于样品规模打印，构建体积为 100mm x 100mm x 15mm;Foam300，用于原型规模，构建体积为 300mm x 300mm x 15mm;和 Foam1200，用于生产规模，构建体积为 1200 mm x 2400 mm x 25mm。所有打印机都可以在大约 15 分钟内填充整个构建体积，并且可以在光学图案分辨率方面达到 20 微米。最小特征尺寸描述为 100-200 微米，具体取决于材料和泡沫特性。

“当你打印发泡树脂时，它们本质上是高粘度液体：它不像大多数现有树脂那样自由流动，”沃克说。要做到这一点，您真正需要的是打印高粘度材料的能力。我们有可以做到这一点的硬件，我们必须发明它才能打印发泡树脂。但是，重要的是，这项技术不仅限于打印泡沫 – 它还可以打印许多其他类型的材料。它可以打印陶瓷复合材料和其他非常酷的材料类别，我们以前无法真正深入探索。

最后，回到那些鲸鱼。如果你去参加3D打印贸易展，你会一遍又一遍地听到，你必须有一个商业案例。没有这一点，沃克吹捧的其他一切都只是一大堆有趣的科学。如果有的话，商业案例的可能性是让我对PrintFoam的未来最乐观的原因，也是为什么我认为先进制造市场将很快意识到3D打印泡沫。

“我们对能源领域、通过增材制造实现工艺强化以及减少材料使用非常感兴趣。我们开发的一些最早的泡沫主要来自生物材料。这意味着，我们不是从地下抽出石油，而是用生物可再生成分（玉米、柑橘、木材）制造塑料……有很多这样的东西，我们可以用它制造塑料。我们生产的树脂和泡沫由生物源成分制成，含量非常高。虽然我们仍在研究它们的特性，但这些环保泡沫似乎也具有非常有趣的生物降解性方面。这在光敏聚合物领域是一件非常新鲜的事情，通常一旦你打印出来，就是这样。你完了，你必须把塑料扔掉。

我在每篇与它无关的帖子中都提到了它，但是，与电子产品一样，我认为可再生能源是AM的未来。而且，从能源部涌入增材制造部门研发的所有资金来看，PrintFoam在寻找最有可能找到高价值客户的地方时一针见血。这可能是你第一次听说PrintFoam，但它不会是最后一次。