Formlabs的阻燃树脂材料如何为Avance设计带来新的可能性?

Avance Design 是一家位于美国的从事工业设计、3D工程和快速原型制作的产品开发公司。使用 3D 打印技术已有二十多年的历史，但他们仍相信每一种新开发的3D打印材料都会带来新的机遇和应用。

除了铸造、成型、机械加工和 FDM 打印外，Avance 还使用三台 Form 3+ 和两台 Form 3 SLA 打印机为医疗、机器人、建筑和电子行业开发产品。自从使用新的 Formlabs 阻燃树脂后，Avance 缩短了开发周期，降低了与生产 UL 94 认证部件相关的成本和劳动力。

Avance 的负责人 Tony Parker 向我们介绍了小批量生产、大规模定制以及使用阻燃树脂为客户成功生产的情况。
 

打印生产周期从三周到一周不等

Energy Access 是 Avance Design 的客户之一，这是一家为医疗、国防、重型制造、安全和机器人行业的电子设备提供定制电池充电解决方案的制造商。Energy Access 邀请 Avance 团队帮助设计可安装在定制设计和独特形状电池上的充电解决方案。帕克说："我的工作就是设计一个外壳，可以安全地存放和定位充电解决方案的电池，设计一个可以实现连接的口袋”。

对于 Avance 来说，设计和开发能够与特定和独特形状的设备集成的产品是容易的部分。当尝试将 3D 打印定制部件的材料特性与最终产品的批量生产和注塑部件相匹配时，障碍就出现了。

Energy Access 已将每个部件都需要通过 UL 94 认证作为全公司的标准，以防止任何看不见的环境危害，因此 Avance 需要能够提供与现有 Energy Access 产品无缝结合的部件。Parker 说："我们希望实现相同的材料特性，因为这将与他们的最终装配方法相辅相成，并能更容易地将这些机械特性集成到最终产品中”。
 

要实现这些材料特性（强度、平滑度和 UL-94 阻燃性），Avance 传统上需要采用聚氨酯铸造工艺。Parker 会用 3D 打印或机械加工出一个模具图案，在其周围建造一个硅胶模具，找到一种市售的 UL 级聚氨酯并将其浇注到硅胶模具中，然后提取浇注好的聚氨酯部件并进行后处理。Parker 说："每个部件需要几天时间，如果我们要做 20 个部件的订单，大约需要三周时间”。

有了Formlabs阻燃树脂，Parker可以省去多个步骤，更快地完成从CAD设计到成品的整个过程。Parker说：“直接用阻燃树脂进行3D打印，可以将20个零件的打印时间缩短到一周”。

阻燃外壳制造方法比较

 

	步骤	20 个零件的交付周期	每个部件的成本费用
SLA阻燃树脂	打印、清洗、固化、去除支撑物、油漆	4-5天	19.80 美元（材料费 6.50 美元、人工费 13.30 美元）
FDM线材	打印、溶解支撑物、清洁、打磨、填充、底漆、喷漆	5-6天	42 美元（材料费 7 美元，人工费 35 美元）
聚氨酯铸造	打印、清洗、固化、移除支架、浇注硅胶模具、浇注聚氨酯、清洁、上漆	21天	85 美元（图案、模具和氨基甲酸乙酯 25 美元，人工费 60 美元）
传统的注塑模具	外包工具和模具制作	20-30天	250 美元（5,000 美元模具费，之后每个零件 0.50 美元）

 

 表面光洁度和机械加工性能

这种缩短的工作流程对 Parker 的开发流程很有影响，但如果没有其他一些考虑因素，也不能完全解决问题。毕竟，FDM 3D打印提供 UL 认证材料已有多年。此外，零件还必须具有出色的表面光洁度，不会出现 FDM 打印机打印的零件上明显的层纹。Parker 说：“阻燃树脂的表面质量给我留下了深刻印象。这些部件几乎有底漆涂层的外观，打磨后就像涂了底漆一样。这些部件非常容易打磨和准备喷漆，这对我们来说是一个真正的额外好处。”

Avance 团队还必须确保这些部件能够作为更大的整体组件的一部分发挥作用，这就要求它们能够接受螺纹螺钉插入件。压入式嵌入件有特定的参数，只需按照建议的所需孔尺寸，然后使用小型压力机装入基本嵌入件，零件就能正常工作。Parker 说：“完全没有问题，而且打印出来的零件也能很好地使用插入件。”
 

这种易于集成的特性使生产线上的装配工艺与众不同。Parker 可以依靠 Formlabs 打印的部件通过 UL 测试，与电池充电器的其他部分一样光滑、坚固，并始终如一地集成螺纹紧固件。尽管是3D打印，阻燃树脂部件仍能顺利集成到客户的装配方法中。在 Energy Access 的案例中，他们对阻燃材料的 FDM 或铸造解决方案印象不深，因此感到非常兴奋。Parker 说：“他们喜欢这样的想法，即在整个设计和制造过程中进行开发、更改并保持相同的材料”。

能够获得真正模仿热塑性塑料的 3D 打印部件、良好的表面效果、精细的特征细节以及与模塑部件类似的机械性能，是一项巨大的优势，也节省了时间。有了阻燃树脂，我们就可以从 CAD 设计到完成部件，而无需像使用其他方法那样做额外的工作。

托尼-帕克
Avance 设计公司负责人

充分利用多种材料进行生产

Avance Design 从事许多不同的项目，不局限于 UL 认证材料的范围。每个项目开始时，Parker 都会讨论和分析对客户来说最重要的特性是什么，然后通常会确定与之相匹配的 Formlabs 树脂。他表示在任何时候，都有大约 20 到 30 种树脂筒。与最近客户合作的一个项目需要一种柔性材料，用于医疗培训模拟设备。Parker 用 Flexible 80A 树脂设计了用于该设备的部件。这些部件非常成功，Avance 在 Form 3+ 打印机上打印了 1000 多件，证明了小批量生产的用途。
 

Flexible 80A 树脂

其他商机来自建筑行业，在该行业，门部件等产品的小批量生产需要与环境的风格和装饰相匹配。客户来 Avance 购买定制设计的电子设备外壳等产品，以匹配建筑物的装饰和风格。为了满足终端应用的强度和形状要求，同时避免成型或加工成本，Parker 将 Form 3+ 和 Form 3 用于小批量终端应用。

期待新的机遇

Parker的“武器库”中又多了一种材料，他对阻燃树脂的应用前景感到非常兴奋。“人们习惯于铸造零件或 FDM 打印技术，但一旦他们看到这种树脂可用，就会打开一些大门。这是一种更快、成本更低的成品部件生产方式”Parker 说。

对于 Avance 的一些客户来说，Parker 认为复杂的铸造过程阻碍了他们尝试在医疗、工程或机器人应用中使用 3D 打印技术。"我相信有些客户看了之后会说，不值得去经历铸造过程。但现在有一种方法可以直接用3D打印为有这种需求的行业实现这一目标，我很高兴能看到这样的机会，"Parker 说。

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