3D打印机制造商Ascend制造公司透露了其新颖的大面积投影烧结（LAPS）3D打印方法的内部结构。

在对公司创始人兼CEO Justin Nussbaum的采访中，3D打印行业发现了更多关于新方法背后的闭环增材制造技术。Nussbaum描述了粉末床熔融（PBF）技术，它是选择性激光烧结（SLS）和无掩模投影立体光刻的结合。使用包括热像仪在内的闭环系统，3D打印机能够持续监控和调整粉床的温度，而无需用户的输入。简化的制造工艺确保了床身在恒温下均匀加热，从而实现了整层零件的一次性制造。

"我们的工艺使层时间与整体制造时间脱节。当我们扩大系统规模时，融合一层仍然需要同样的时间，但现在我们可以在同样的时间内融合更多的部件。Nussbaum说："我们的生产系统实际上将能够在一天内制造数十万个零件。

Ascend Manufacturing

这种制造技术是Nussbaum在南佛罗里达大学攻读博士学位时开发的。在2018年创立Ascend制造公司后，作为橡树岭国家实验室(ORNL)创新十字路口计划的一部分，该毕业生获得了50万美元的技术商业化资金。ORNL的设施提供了推进该技术所需的所有先进测试设备，包括CT扫描仪、3D显微镜和支持其发展的研究团队。

这家初创公司现在正在寻找额外的投资，以便从实验室向商业化生产迈出下一步，目的是填补它所认为的 "中量 "生产服务的市场空白。

"在订购10个或100个零件和非常大的数量之间存在着差异。这就是3D打印开始发光的地方。我们要做的是帮助缩小这一差距，并在价格和质量之间建立起一种隔阂。所以，无论你需要一个零件还是一百万个零件，你都可以用同样的价格制造出来。"

Nussbaum认为，3D打印领域的 "新玩家"，采取了类似的方式来进行中等批量生产，比如惠普及其Multi Jet Fusion技术。尽管如此，他仍然坚持认为他的LAPS系统与其他基于SLS的机器有很大不同。

该系统的热像仪可以实现对生产过程的全面控制。图片来自Ascend Manufacturing

大面积投影烧结技术

LAPS工艺是使用高强度的投影仪将图像投射到粉末床上。然后将材料融合成该形状，使整个层的生产一次完成，并使创建层的时间与整个制造时间脱节。由于该公司已经尝试了建造量的增加和更大的床层，层的生产时间并没有增加，但它使更多的零件可以一次熔合。

LAPS系统的光学和热像仪不仅能监督整个过程，还能控制整个过程。在成层过程中，热像仪能够实时监测床体的温度，并更新发送到投影机的图像，使整个区域的温度均匀融合。因此，减少了用户的输入，只需要温度和时间参数，从而降低了操作机器所需的专业知识水平。

据Ascend公司介绍，其他高速烧结技术对整个粉床进行加热，但整个粉床的温度不一，这就限制了可以使用的塑料。而LAPS系统则兼容了迄今为止所有测试过的材料，从低成本材料到高性能材料。测试期间生产的零件表现出100%的密度，没有明显的孔隙，侧壁光洁度与使用SLS或MDF 3D打印机生产的零件相当。产品的顶面也很光滑，表面粗糙度可以用纳米来衡量。

"表面处理非常光滑，是一种塑料，但最后还是会反光。这给我们带来了一些优势，特别是在印刷电子方面，如果你有一个粗糙的表面，那就很难了。"

自2015年以来，该项目共投入100万美元，其中创新十字路口通过ORNL提供50万美元资金，另外50万美元由美国国家科学基金会、田纳西州和南佛罗里达大学的多笔拨款提供。现在正在寻求额外的资金，以迈出成为合同制造商的第一步。在这个角色中，公司除了销售服务和工具、夹具等部件外，还将销售其他消费品的终端部件。

但最终，鉴于测试过程中零件所表现出的更高的重量-强度比，Ascend的长期目标是为航空航天和国防工业开发零件。尽管Covid-19造成了业务中断，但该公司计划在年底前实现收入，目标是在2021年开始提供服务。

闭环 "制造工艺概述。图片来自Ascend

闭环快速成型制造

虽然全闭环控制在SLS 3D打印中还没有商业化，但已经被研究人员和公司利用在其他手段上。

2018年9月，阿贡国家实验室的研究人员在PBF系统中增加了一台红外相机，能够以每秒10万帧（fps）的速度捕捉熔化颗粒的热信号。该设备加入到3D打印机中，反映了实验室在提高PBF工艺的可重复性方面加倍努力。

总部位于芝加哥的金属3D打印机制造商Sciaky Inc在2016年2月为其电子束增材制造（EBAM）机器带来了闭环控制。层间实时成像和传感系统，监测生产的零件的几何形状、机械性能、微观结构和金属化学成分。