Carbon阻燃3D列印材料解了化學分析儀制造商的燃眉之急

阻燃塑膠具有良好的物理特性以及化學特性，廣泛應用於電子、電氣產品中的阻燃部件製造。

Carbon公司推出了一款達到消費電子、汽車及工業市場要求的UL 94 V-0或FAR 25。853（a）標準的阻燃3D列印樹脂材料-EPX 86FR。Carbon憑藉其數字光合成3D列印技術，將光固化3D列印技術推向了批次生產應用。那麼，阻燃樹脂材料EPX 86FR與數字光合成3D列印技術相結合，將為具有阻燃要求的工業零部件生產帶來哪些應用呢？本期分享的溼式化學分析儀制造商Astoria-Pacific的應用案例，將帶給製造業使用者一些啟示。

/ 供應鏈的燃眉之急

Astoria-Pacific 所生產開發的溼式化學分析儀被用於醫學臨床、葡萄酒、啤酒、工業、食品、製藥和環境測試等行業中。

多年來，Astoria-Pacific一直為醫學實驗室提供一種低通量分析儀。該裝置是一種針對新生兒缺陷和先天疾病診斷的血液分析儀，例如一種罕見但可能致命的新生兒疾病，半乳糖血症。這臺血液分析儀的關鍵部件之一是熒光計，它使用紫外光來分析樣品的中的物質。因為該裝置極強的光敏感性，它的檢測精度可達單一光子。

2021 年，Astoria-Pacific 發現他們的殼體供應商已不再營業，並且其他供應商也不願專為這款殼體的小批次生產而專門採供所需的模具。這導致Astoria-Pacific 的殼體供應鏈中斷。

隨著血液分析儀的訂單不斷湧入，尋找新供應商的任務越發緊迫。除非找到替代的方式生產熒光計殼體，Astoria-Pacific便無法按期交付。

/ Carbon 3D列印技術成為有效替代方案

Whitney Menzel，機械工程師兼工程部負責人，在Astoria Pacific 工作了 14 年，領導設計團隊開發新工具，改進現有工具以及製造替換零部件以保持客戶現有的舊裝置的正常執行。面對全新的供應商，有限的時間，以及越來越長的交付週期，Whitney選擇了不同的方向。

正如他所說的，當前交付週期的真正問題是“我們必須排隊等待供應商加工，如果錯過了，交貨時間會加倍，這是個不穩定因素，使得交付週期變得無法預測”。對3D列印並不陌生的Whitney，已經在工作中使用3D印表機8年有餘，他認為他看到了這個問題的解決方案。但擋在Whitney面前唯一的問題是他需要一種符合醫療行業對電子裝置的嚴格安全要求，即具有

UL 94 V-0等級阻燃認證的合規材料

。

/ 選定合規的3D列印材料

Carbon的EPX86FR阻燃樹脂3D列印材料進入了他的視野。

在Whitney意識到這個嚴重的製造問題的同時，他了解到Carbon有一款具有V-0等級阻燃認證的新型樹脂–EPX 86FR。很快，Whitney從Carbon獲取了該樹脂並列印樣品，並確認EPX 86FR的特性正是他所需要的。其中對Whitney來說最為重要的是：

1。UL 94 V-0阻燃級別的認證材料

2。深色的外觀不會產生額外的環境光，完美符合光敏裝置的需求。

3。極強的耐化學性

4。高精度的加工工藝

/ 不僅僅為滿足交期

在確認EPX 86FR材料效能符合預期之後，Whitney 認為最簡單的解決方案就是透過3D列印生產他們

之前無法制造的部件

，然後像往常一樣組裝熒光計。但現在由於

直接3D列印生產帶來的效率提升

，時間不再是一個制約因素，Whitney可以專注於熒光計的

最佳化改進

。

正如Whitney所說，“使用Carbon解決方案，速度與高效能樹脂相輔相成，對於工程師是一種解放，能夠不再花時間思考“是否可以加工的問題”，並且開始思考設計如何實現理想的功能。” 在三天內，Whitney設計並3D列印了一個改進版的熒光計。

Whitney使用Carbon M13D印表機的第一次迭代只是簡單地列印原先設計的部件。然後他開始改進設計。在同一天，他就完成了第二版設計，將三個零部件合二為一。到第三天結束時，他完成了第四次也是最後一次設計迭代。他將 11 個由金屬、塑膠和橡膠部件組合成為一個單一部件。

Whitney 相信

“為製造而設計

”的理念，這實質上意味著在設計產品時，根據產品的製造方式來最佳化製造方法。透過充分利用3D列印的特點與優勢，Whitney得以製造出更好的熒光計。這由於阻燃3D列印樹脂材料EPX 86FR 更深的顏色降低了光汙染的可能性，使得熒光計的讀數有所改善。Whitney透過一顆固定螺釘，使熒光計可以精確調整以達到最佳信噪比，產品的原先出色的準確性更上一層樓。多年來，Astoria-Pacific一直在生產製造這款新生兒血液分析儀，至今還從未出現過假陽性的案例。

/ 綜合成本節省達63%

Carbon的解決方案同時節省了時間與成本。

使用3D列印直接生產是一種垂直製造形式，可以縮短交貨週期並節省成本。實際節省的成本取決於具體的零部件，而規避過長的交貨時間總是有益無害的。對於熒光計來說，消除了供應商交貨週期的限制是最為關鍵的。曾經每次設計變更後的原型需要等待8-14 周，使用Carbon3D列印解決方案後，第一個原型獲得縮短到僅需1 天並在3天內實現4次設計迭代。

熒光計的成本節約不在於單個零件的價格。將

曾經需要11個零件組裝替換成3D列印直接一體化生產

，整體成本從80美元降至30美元（節省達 63%）。除此之外，新的熒光計設計使得組裝時間從40分鐘減少到了3分鐘。

Whitney舉了另一個例子來解釋成本節約之顯著：另一款Astoria-Pacific 產品中所用的歧管部件。該零件過去的加工成本為每件1000美元，在是用3D列印直接生產之後，成本降至約30美元（節省97%）。

/ 總結

Carbon數字光合成3D列印技術透過降低專案週期使Astoria-Pacific 解決了小批次製造帶來的各種問題。藉助增材製造對敏捷生產帶來的顛覆性革新，Whitney發現他可以

集中所有的創造力在零件的設計與功能

上，而不是將寶貴的精力浪費在擔心傳統制造業的不可預測性。

Whiney 對採用增材製造的建議：

1。充分考慮產品的材料要求。注意產品的合規性。

2。找到符合最關鍵需求的3D列印技術，考慮該技術是否適合生產，列印速度，是否能規模化量產。

3。考慮3D印表機的易操作度和生產工人的經驗程度。