應用案例
消費產品 | 2024.05.23
Formlabs 新型Form 4：無與倫比的速度、準確性和可靠性，重新定義3D 列印
Formlabs 隆重介紹新一代樹脂3D 列印機Form 4，重新定義了速度、精確度、可靠性和材料多功能性的業界標準。
Form 4及其生物相容性版本Form 4B代表了立體光固化(Stereolithography, SLA) 3D 列印技術的新發展，建立在多年來突破性的硬體、軟體和材料科學創新基礎之上。憑藉前所未有的速度，Form 4/B 可以使用所有材料在兩小時內列印大部分零件，而不會影響尺寸精度或表面光潔度。
Form 4 結合了全新列印引擎和Formlabs 材料庫的更新（Form 4 可使用23 種獨特的樹脂，而Form 4B 可使用37 種）以及新增配件與後處理解決方案和經優化的使用者體驗。這些更新再次證明，Formlabs 的樹脂3D 列印生態圈是任何專業人士實現偉大創意的最強大工具。
SLA 發展的新階段
Form 4 具有業界領先樹脂印表機的最佳品質，並對其進行了增強，從而實現了超快的速度、增大30% 的成型體積以及前所未有的公差和精度。
自2011 年以來，Formlabs 一直致力於為工程師、產品設計師、製造商、研究人員、醫療保健專業人士等生產功能強大的3D 列印工具。透過普及先進的3D 列印技術，我們的早期印表機為各行各業的創新發展提供了動力，並消除了傳統製造在成本和時間方面的限制。
但是，設計產品和處理實體物品仍然非常困難，每個創意在到達最終用戶手中之前都要克服無數障礙，而擴大生產規模則屬於附加障礙。儘管3D 列印技術消除了製造過程中的許多固有障礙，但即使是在公司內部製造原型、模具和小批量成品零件，速度也可能過慢或成本過高。
3D 列印機需要滿足產品設計師「靈光一現」的速度、組裝線固定裝置的日常需求或規模化生產。透過與5 萬多家使用Formlabs 列印機多年的公司合作，我們發現了3D 列印過程中的痛點，並致力於不斷改進我們的產品以解決這些問題。
Form 4 為各種應用創造了全新機遇，加快了設計團隊的迭代速度，提高了生產級製造商的產量，並擴大了服務機構的材料多樣性。
每小時高達100mm 的列印速度1、增加30% 的成型體積、新型先進材料以及工作流程的更新，使Form 4 成為目前最強大的專業製造工具。
1使用Fast Model Resin v1 和200 微米層高設定。基於一系列測試部件的實際列印時間，涵蓋常見的工程、產品設計、製造和牙科應用。
半天即可完成從構思到驗證
Form 4 能讓每個人、團隊和組織完成更多工作。生產力從來不會因為缺乏好點子而受到限制，只會受限於執行能力。憑藉比以往更快的列印速度，可以在一天內多次完成產品的設計、列印和測試。
Form 4 的列印速度比其他任何Form 系列樹脂3D 列印機快兩到四倍，即使是列印高部件或大量列印也是如此。這項新功能超越了採用各種技術與面向多個學科的專業3D 列印機。
Form 4 搭載了Low Force Display™ 列印引擎，可實現驚人的列印速度，該引擎有效結合了高功率LED 燈和掩蔽透鏡，無論零件尺寸或數量如何，均可立即固化每層樹脂。列印速度不再受建造平台覆蓋面積的影響，因此可以同時列印多個零件，而無需延長列印時間。
Form 4 如何改變OXO 的工作流程
OXO 的產品開發過程必須與消費品市場的快速發展相匹配，並確保能領先廚房用品和家電市場的許多競爭對手率先進入市場。
諸如此類每天使用Form 4 進行多次原型製造的瓶蓋代表了耗時數月的工程和設計工作。借助Form 4，OXO 將每天可以改進的設計數量增加了一倍，從而創造出美觀、實用和耐用的產品。
在OXO，Jesse Emanuel 管理著工業設計師、驗證工程師和全球製造團隊的快速原型製造實驗室。 OXO 的產品種類繁多，從削皮器等手工工具到食品加工機和咖啡機等更複雜的烹飪設備應有盡有。
為了製造出值得客戶信賴多年的工具，Emanuel 使用3D 列印機機組每週都要列印100 到200 個樹脂零件。每個團隊都需要零件，包括供工業設計師驗證新創意的基本形狀模型、供產品團隊為批量生產進行調試的最終使用功能測試模型，以及供市場營銷和銷售人員向OXO 眾多分銷商展示的演示級部件。速度、品質和材料多樣性是3D 列印機的必要條件，而Form 4 的出現恰逢其時。
「Form 4 改變了我們的工作流程。在過去，我們的隊列往往因為時間而產生問題。擁有Form 4 之後，這一切都迎刃而解，我們擺脫了時間的限制」
Jesse Emanuel，OXO 測試工程師
廚房產品必須簡潔、流暢、易用，同時手感舒適。這些特性使得僅使用CAD 進行迭代幾乎無法實現，OXO 的設計師必須手握實物才能真正感受產品。有了Form 4，「員工可以在白天進行即時迭代。過去，我們必須等待一整夜才能獲得最新的產品迭代版本。現在，我們使用Form 4 可以在一天內列印三到四次，」Emanuel 表示。
OXO 的許多產品系列都需要使用原型，例如這些使用High Temp Resin列印的原型可以在高溫條件下進行大量測試。
OXO 產品目錄規模龐大，這要求產品開發工具具有快速、多功能和大量生產能力。 Form 4 確保了Emanuel 及其團隊的其他成員能夠以最快的速度嘗試新創意。
將Formlabs 樹脂與常見工業塑膠相匹配的能力，使OXO 的設計和測試變得更加容易。 Emanuel 說：“我們使用SLA 而非FDM 的一個重要原因是材料選擇。” 他們使用Tough 2000 Resin製作類ABS 部件、使用Tough 1500 Resin製作聚丙烯部件、使用Silicone 40A Resin（矽膠40A 樹脂）製作真正的矽膠驗證模型、使用High Temp Resin製作需要在沸水中測試的原型，並使用Rigid 10K Resin製作注射模具。
OXO 削皮器的身影幾乎出現在家家戶戶的廚房中，其原型使用Form 4 製成。垂直列印每個削皮器只需3 小時20 分鐘，建置平台可同時容納8 個以上不同的迭代版本。
「我們所有的產品都使用了大量不同的組件和產品。由於各種原因，我們使用了大約12——15 種不同的Formlabs 材料。在Form 4 的幫助下，這個已經表現出色的團隊提高了迭代速度。
業界領先的尺寸精度
借助Form 4 嚴格、一致的公差，列印完成的部件棱角分明、平面清晰、表面完美光滑。
3D 列印零件需要精確才能發揮作用。無論是需要外觀類似注射成型塑膠的原型，或是需要與裝配線上現有零件相符的固定裝置，公差都很重要。速度絕不能以犧牲精度和準確度為代價。
Form 4 不僅在公差方面符合業界標準，甚至遠超預期。透過出色的可重複公差，搭配使用Form 4 和任意樹脂均可列印始終符合設計參數的零件。 Form 4 的Light Processing Unit (LPU) 具有50µm 的水平精度，因此多件式裝配件在滑動時不會產生摩擦、製造輔助工具可無縫集成到工作流程中、成品部件的可重複精度可媲美通過注射成型大規模生產的塑膠。
透過與初始設計相符的可重複公差，零件可以在產品開發的每個階段都保持原樣。無論是快速列印模型、對後期原型進行功能測試，還是作為過渡選擇進行生產，每個部件的外觀和性能都將保持不變。與注射成型塑膠無異的表面處理效果可以簡化從設計到大量生產的工作流程。借助Form 4 的精確性，使用者就可以專注於產品，而不必為尺寸變化製定應急計劃。
15 分鐘完成首次列印：任何用戶，任何應用
在Form 系列的早期迭代產品推出便利、高品質的3D 列印之前，SLA 工作流程往往非常複雜。有些工作流程需要專門的操作人員、複雜的基礎設施和寬敞的空間來進行自上而下的樹脂列印。
透過Form 系列產品，Formlabs 證明了便利式3D 列印不僅價格合理，而且工作流程簡單易學，此外，印表機還可以安裝在現有的空間內，包括辦公室、住宅、教室和機械車間。 Form 4 在此基礎上進一步簡化了印表機的設定、監控和材料更換，使任何人都能在15 分鐘內開始列印。
除了透過列印引擎和材料設定提高速度外，全新自動樹脂處理功能還縮短了列印開始所需的時間。自動樹脂分配功能則使用了一系列智慧感測器，最大限度地延長了正常運行時間，因此列印間隙的轉換時間可以忽略不計，使用者可以專注於零件而不是流程。
Form 系列印表機可用於生物工程細胞支架、透過熔模鑄造製造金屬渦輪機和外科植入物等複雜應用。 3D 列印融入如此複雜的流程後，Form 4 使實際列印成為其中最簡單的步驟。從接收印表機到開始第一次列印，只需15 分鐘的設定時間，就能在幾分鐘內看到自己的創意變成現實。
簡單易用，循序漸進
完整的Formlabs 生態圈旨在最大限度地提高效率，減少可能的列印錯誤。 Formlabs 免費列印準備軟體PreForm可自動分析零件並確定最佳方向和支撐位置。 Formlabs 軟體工程團隊不斷改進軟體設置，以確保列印速度、材料設定以及自動定位和支撐無可挑剔。
從列印完成部件的那一刻起，後續工作流程的設計就以簡單、可重複性和高效為目標。Build Platform Flex的快速剝離技術可快速移除零件，減少破損。然後，使用新型Form Wash自動清洗零件，經優化的異丙醇攪拌可實現更快、更乾淨的流程。新型Form Wash 可以適應任何Formlabs 桌面級印表機的建置平台。清洗後，如果零件需要後固化步驟，精確的Form Cure 設定可確保零件達到最佳機械性能。
大容量可靠性和持續成功
整個成型體積（8 個一次性外科棘輪）的列印時間僅5 小時45 分鐘，而Form 3+ 的列印時間則超過25 小時。現在，外科醫生和醫療服務人員一天可以完成三次完整成型，而無需延長工作時間。
對於Form 系列印表機而言，可近性也意味著可靠性。即使客戶每天都在列印，印表機也不會讓人失望。 Form 系列為列印成功率和可重複性、可靠性、大量使用設定了很高的標準，而Form 4 更是超越了這個標準。
Form 4 的可靠性部分歸功於製造過程中的品質控制，即每台印表機在出廠前都要經過60 道功能檢查工序，確保每台設備都是工作流程中最穩定、性能最好的部分。此外，Formlabs 的列印優化團隊花了數年時間列印成千上萬個零件，以調整每種材料的設置，因此即使是不同材料的複雜幾何形狀，也能以業界領先的可靠性進行列印。
中央印表機引擎以及樹脂槽和建造平台等組件均經過重新設計，即使在大批量應用中也能更順暢地運行，使用壽命更長。樹脂槽可使用超過7.5 萬2層，延長了印表機的正常運作時間，降低了營運成本和持續大量生產所需的接觸點數量。
Form 4 的自動診斷和整合感應器會提醒使用者註意每次列印的潛在問題，讓客戶有機會避免因設定不當而造成的後果，並了解如何最佳化印表機的使用。整合式感測器系統確保Form 4 即使在大批量應用中也能保持正常運作。可靠性不會隨著印表機使用次數的增加而降低，而Form 4 是一種隨著使用者自身流程的發展而不斷改進的工具。
透過豐富的材料目錄解鎖全新應用
Formlabs 印表機結合了高精度硬體工程和突破性軟體，打造的工作流程每次都能以嚴格的公差提供複雜的形狀。但是，Formlabs 的材料庫中有超過23 種專用樹脂，包括純矽膠、技術陶瓷、聚氨酯和獨特配方（如Tough 1500 Resin、Rigid 10K Resin和Flame Retardant Resin（阻燃樹脂）），這些材料不僅可以解鎖全新應用，還能釋放新興產業的潛力。
隨著Form 4 的推出，現有六種新材料可供使用，且價格優惠：
- Grey Resin V5
- Clear Resin V5
- White Resin V5
- Black Resin V5
- Fast Model Resin（快速模型樹脂）
- Precision Model Resin（精確模型樹脂）
Form 4 配備了升級版自動樹脂分配和加熱功能，使Formlabs 有可能開發出以前無法實現的材料，例如黏度或填充度極高的材料。這些新材料是世界上樹脂3D 列印應用最廣泛的一些材料的升級配方。新版本增強了Grey Resin 或Clear Resin 等材料廣受歡迎的特性，從而使部件細節更清晰，美觀性更強。 Clear Resin V5 可列印出幾乎完全透明的零件，而Black Resin V5 的表面光滑且完全無光澤。
2019 年，Form 4 的上一代產品Form 3 發布，同時Formlabs 提供了20 種獨特的樹脂。從那時起，我們的樹脂目錄幾乎已經翻了一番，Form 4B 提供37 種材料，未來還會有更多。將Form 4 生態圈整合到工作流程中，意味著您同時獲得了未來的創新材料，將韌性、耐用性、耐熱性和抗時效性提升到全新水平。
Form 4、Form Wash 和Form Cure 共同完善了Formlabs 樹脂3D 列印生態圈，透過預先編程設置，確保每種材料都能達到最佳材料特性，從而輕鬆使用任何Formlabs 材料進行列印。
如果客戶希望嘗試使用Formlabs 材料庫中尚未提供的樹脂，Open Platform（開放平台）將適用於Form 4，以便於用戶選擇經認證的第三方材料、可自訂的列印設置，以及使用任何405nm 光聚合物樹脂進行完全自由的列印，從而獲得更多功能。
Formlabs 客戶面對的情況則是，3D 列印零件與傳統製造零件的熱變形溫度、伸長率、彎曲模量和拉伸強度並不相同。多年來，材料限制意味著在這些情況下，客戶無法利用3D 列印的按需列印能力、經濟實惠的成本和設計自由度。材料就是差異的關鍵。 Form 4 與專用樹脂庫共同開發，因此採用預編程設定始終都能獲得性能優異的部件。
Form 4 如何提升各行各業的工作流程
Form 4 加速了Black Diamond 設備公司的發展
Black Diamond 以為戶外運動愛好者生產最高品質的裝備而自豪，Form 4 可以幫助他們進行更徹底的迭代，從而提供有助於保證人身安全和優化性能的產品。
Black Diamond Equipment 公司會向設計團隊提出一個不尋常的要求，那就是對所生產的裝備充滿無限的感染性熱情。產品設計實驗室經理Matt Tetzl 向我們介紹了他們的設計流程，以及Form 4 如何幫助他們增加在瓦薩奇山脈測試產品的時間，同時減少在實驗室等待列印完成的時間。
熟悉的Formlabs 生態圈簡化採用過程
多年來，Tetzl 每天都在使用Formlabs 印表機進行列印，但新增印表機難免會遇到困難。而Form 4 並非如此——Tetzl 在不到30 分鐘的時間內就完成了拆箱和首次列印。
「主要是即插即用，非常簡單。操作和其他所有Formlabs 系統一樣簡單易用，99% 的情況下我知道肯定會打印成功。而另外的1%，我知道我可以自己解決，當天就能成功。
Matt Tetzl，Black Diamond 原型製造經理
雖然可靠性可以簡化整合過程，但速度才是影響Black Diamond 樹脂印表機使用率的最大因素。一個為頭燈設計透鏡的專案已經在以極快的速度推進中；設計師們每天都需要進行新的迭代。 Form 4 則進一步加快了專案進度。 「我們在一天內完成了三次迭代，以便在下午開會前獲得三種不同的部件。」作為一個為多個設計部門提供服務的內部服務機構，Tetzl 一直能夠保證24 小時交付。而現在，他已經能夠超越這個預期水準。 “Form 4 彌補了這一差距，我們實現了當天交付。”
雖然設計師們對於在產品開發過程中有所取捨（尺寸或易包裝性、輕質或強度）已經習以為常，但Form 4 卻在不降低尺寸精度的情況下加快了開發速度。 「我們需要零件與最初的CAD 設計相匹配，能夠順利與組裝配合，並能列印出緊密結合在一起的多件式模具。Grey Resin V5 模具的配合度非常完美，」Tetzl 說。
Grey Resin V5 的疲勞測試和表面光潔度
Grey Resin V5 可以承受相當大的力，甚至可以承受250 萬次的測試週期。能夠快速生產用於驗證週期的零件意味著Black Diamond 可以嘗試新的想法，而不必冒著趕工期的風險。
對於Black Diamond 的登山杖來說，疲勞測試結果必須超越其他公司所謂的極限，而Grey Resin V5 可以應付這項挑戰。 Tetzl 在Form 4 上使用Grey Resin V5 列印了固定裝置，用於固定控制可折疊登山杖伸縮操作的按鈕組件。然後對登山杖進行模擬疲勞測試：使用定制夾具一次又一次地以相當大的力將按鈕推到外殼上。即使以相當大的力量進行了大量測試，新樹脂配方的耐用性還是給Tetzl 留下了深刻印象，他說：「每次循環55 磅，我們完成了250 萬次循環，部件沒有出現任何磨損或變形」。
速度、尺寸精度和表面光潔度的提高有助於Tetzl 滿足Black Diamond 設計團隊日益增長的SLA 零件需求。 Form 4 可以幫助團隊進行更徹底的迭代，幾乎消除了過去等待列印所需的時間，因此他們可以儘早、頻繁地進行功能測試，從而達到最佳效果。
restor3d 使用Form 4B 推進醫療器材開發
醫療器械的開發和製造需要嚴格的品質控制。 restor3d 是一家醫療器材領導企業，專注於利用積層製造技術為患者提供特定的解決方案，其先進的聚合物增材製造技術用於製造現成的和患者專用的手術器械。增材製造經理Elena Tercheria 專門從事聚合物生產，她及其團隊透過3D 列印機製造聚合物。
Tercheria 主要使用的3D 列印機組包括Form 3、Form 3+ 和Form 3B 3D 列印機，她發送的列印任務中約90% 均使用聚合物，即外科醫生在X 光下可以看到的特殊配方樹脂。使用Form 3/B/+ 和競品印表機多年後，她對Form 4B 的初印象就是列印速度。
「列印速度的提升給我們留下了最深刻的印象。在八年的增材製造經驗中，我從未見過SLA 設備能以如此快的速度列印零件。幾乎每次成型，Form 4B 的速度都更快。
Elena Tercheria，restor3D 增材製造經理
與準備手術的外科醫生合作時，靈活性是關鍵。在意外需要更換零件、增加副本，甚至在最後一刻重新設計的情況下，「[Form 4B] 的加速成型將幫助我們更靈活地進行恢復手術操作。」 此外，「我們熱衷於提高時間估算的準確性內完成。
在考慮速度時，後處理是了解總週轉時間的關鍵因素。隨著Form 4/4B 的推出，Form Wash 和Form Cure 也進行了更新。 Tercheria 表示：“Form Wash 的改進非常大：葉輪尺寸加大從而可以更好地攪拌溶劑，去除部件上殘留的未固化樹脂。在公司內部，新型Form Wash 廣受好評。”
表面光潔度最大程度地減少了後處理的需要，節省了時間並提高了生產精度。用於Form 4/4B 的樹脂經過重新配製，列印品質得以提升。 “實話實話，幾乎沒有任何層線，側壁外觀非常光滑，幾乎看不出是採用3D 列印製成的”，Tercheria 說道。
Form 4B 可以在醫療環境中列印生物相容性樹脂。從醫療器械和患者專用手術導板的開發到牙科器具，Form 4B 為拯救生命的手術帶來了速度和準確性。
新一代工業級3D 列印技術
Form 4 為專業級3D 列印技術設定了新標準。透過將最多樣化的材料庫與功能強大的新型列印引擎相結合，Form 4 印表機將創造力和生產力提升到了全新水平。
迭代速度提高3 倍，每天可進行多次迭代，從而探索每一個可能性。大批量生產始終如一的部件，無需擔心停機或可靠性問題。承接更多工作量，回應更多要求，從而提高整個組織的生產力。
憑藉快兩到四倍的列印速度、增大30% 的成型體積、無與倫比的可靠性和精度以及業內最嚴格的品質工程流程，Formlabs 客戶可以利用Form 4 實現無限可能。
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