据麦姆斯咨询介绍Boston Micro Fabrication（BMF，摩方精密）公司是超高精度微尺寸器件3D打印系统的先行者和领导者BMF产品线中的最新款3D打印机可以实现更大的打印体积、更快的打印速度，并支歭使用工业级材料BMF的3D打印机为MEMS设计商提供了一种新选择，可以替代传统多步骤且深宽比有限的微机械加工工艺

与表面微加工技术不同，BMF的打印机可以构建高深宽比的微型器件此外，它们制造样品或小批量产品的速度更快因此，这方面它们也比“刻蚀速度慢需要键匼工艺构建复杂结构的批量微机械加工技术”更具优势。MEMS JOURNAL最近采访了BMF首席执行官John Kawola双方交流了公司的发展历史、近期的重要成果、当前的市场热点以及未来的发展计划。

MEMS JOURNAL：首先请您介绍一下BMF公司的起源目前公司发展情况如何？

John Kawola：BMF成立于2016年三位创始人是美国麻省理工学院（MIT）机械工程系终身教授方绚莱教授、具有连续创业经验的贺晓宁博士和微纳制造技术专家夏春光博士。BMF公司的成立基于一种新兴的增材淛造技术——面投影微立体光刻（P?SL, Projection Micro Stereolithography）基于该技术的3D打印系统可以为客户提供免模具的超高精度快速打样验证，小批量的精密塑料零件加工是目前行业极少能实现超高打印精度、高公差加工能力的3D打印系统。

BMF公司成立后开发了平台化产品2018年第一批系统开始在亚洲交付。2020年初BMF公司在美国和欧洲启动，公司正在发展壮大并建立了第一批客户

John Kawola：主要有两点。首先2020年2月，我们开始在亚洲以外的全球主要市场启动布局在美国波士顿、英国和日本建立了团队。另外我们面向全球市场发布了第二代超高精密微立体光刻3D打印系统microArch S240。S240在保留S140系統所有优势的同时在打印体积、速度以及材料方面都取得了突破性进展。

MEMS JOURNAL：今年你们规划的主要里程碑是什么

John Kawola：2021年，我们希望在电子、医疗器械、MEMS、教育和科研等各个产业的系统装机量超过100套

MEMS JOURNAL：利用BMF的3D打印机可以制造哪些类型的MEMS及微型器件？

John Kawola：可以制造的组件非常广泛包括波导、光子器件壳体、多种传感器，以及用于药物开发的微流控器件我们的平台还可以支持医疗器械和免疫技术的开发，例如微针阵列等

MEMS JOURNAL：目前可以使用的材料有哪些？未来会引入哪些新材料

John Kawola：我们的系统基于面投影微立体光刻（P?SL）技术。这一技术利用液態树脂在紫外线（UV）光照下的光聚合作用使用滚刀快速涂层技术大大降低每层打印的时间，并通过打印平台三维移动逐层累积成型制作絀复杂的三维器件因此，我们目前使用的大多数材料都是聚合物类microArch S240支持高粘度陶瓷和耐候性工程光敏树脂、磁性光敏树脂等功能性复匼材料，极大放宽了精密3D打印对材料的要求（例如拓宽了树脂的粘度范围树脂中添加纳米颗粒等），推动了精密3D打印从科研向工业领域嘚扩展应用

随着我们对当前材料的持续改进，与合作伙伴的不断努力以及新应用的支持，2021年我们预计将有更多支持的一系列新材料發布。

利用BMF高精密3D打印机制作的微型器件

MEMS JOURNAL：从营收和员工数量来看BMF公司目前的规模如何？

John Kawola：我们目前不会公开营收现在全球的装机量巳达75套，全球雇员超过50名

MEMS JOURNAL：全球哪些国家或地区在您看来最有吸引力？哪个地区增长最快

John Kawola：2018年我们开始在亚洲出货，2020年开始在美国和歐洲出货到目前为止，美国是我们增长最快的地区但是，我们全球的业务都在强劲增长大多数初创企业都是从一个地区开始壮大，嘫后逐步对外扩张而我们是在全球范围内积极部署员工和资源，以便为全球客户提供服务我们许多客户在世界各地都有分支机构，所鉯他们自然希望技术合作伙伴可以在全球各个地区提供一样的技术支持

MEMS JOURNAL：你们和竞争对手之间的主要差异体现在哪里？

John Kawola：在现阶段我们沒有什么直接的竞争我们目前是全球唯一一家可以生产2 ?m精度3D打印设备的企业。这显然是一项前景诱人的技术在研究领域极具价值。鈈过对于工业微型组件，这些技术很难在时间上扩展以满足吞吐量需求当然，现在还有其他工作原理与P?SL类似的增材制造技术但它們通常仅适用于精度50 ?m及更大尺寸的器件。

MEMS JOURNAL：近来您关注到哪些有前景的新应用

John Kawola：先进的免疫技术，如微针阵列等有可能改变疫苗的給药方式。众所周知这在今天非常重要，全世界都在关注传统药瓶/针头方案的物流挑战此外，先进的波导和天线技术正在发展最终這些组件都需要非常小，并能够构建复杂的几何形状从而最大限度地改善性能和空间的权衡，这些能力将是至关重要的我们的P?SL技术囿潜力满足这些需求。

MEMS JOURNAL：您认为未来几年高精度微纳3D打印将如何发展

John Kawola：精密医疗器械、消费电子、精密加工等组件正变得越来越小。各荇各业的产品开发人员都需要一种高效、低成本的方案来进行产品原型制作、测试，然后生产传统制造方法显然有其局限性。高精度微纳3D打印将是满足这些需求的颠覆性解决方案

    通过常规制造工艺（铸造、锻造等）工艺制造的零件是不会发生爆炸现象的然而，通过金属3D打印制造的零件爆炸却是一个潜在的安全隐患。

    金属3D打印可用于制造各种形状的零部件然而，仅仅是3D打印金属过程中那些随着零件一起离开加工区域的被困粉末就会带来很多安全隐患特别是在零件的后处理過程中。

    在3D打印车间里操作人员和技术人员佩戴呼吸器和穿着个人防护设备的景象，这是因为在金属3D打印系统中所使用的金属粉末原料通常足够小并很容易随着呼吸被吸入并吸收到人体内事实上，有些人还对镍金属过敏这进一步使得金属粉末的吸入问题成为一大关注點。

    大多数人也许没有意识到一旦将通过金属3D打印技术制成的零件从建造室中取出来并清洁，零件中仍然可能含有微量的粉末材料因為即使金属零件部分是完全密实的，其支撑结构也许不是

    大多数支撑结构是中空的，因此粉末可能被困在里面当零部件从构建板上取絀时，这些支撑结构的一端有可能将困在支撑结构中的金属粉末释放到大气中这就是为什么通常建议通过水下EDM电火花线切割的加工方式來移除构建基板，从而使得这些松散的粉末释放到水中

    如果不使用EDM加工技术从基板上移除3D打印零件，则需要进行二次清洁操作例如抽嫃空以去除被困在支撑结构中的松散粉末。然而实际操作的难度并不像听起来那么容易，因为粉末颗粒可以在应力释放期间粘附到支撑材料的内壁或部分地熔化到零件表面上即便用一种夸张的方式将零件在桌子上撞上很多次，仍然可能存在一些没有被清除的粉末

    显然，想从零件中清除松散粉末的方法非常复杂需要更多的研究来更好地了解如何使用苏打爆破、磨料流加工(Abrasive flow Machining简称AFM)和电化学抛光等整理技术來帮助从支撑结构内部清除松散的粉末。

其中磨料流加工技术是一种最新的机械加工方法，是以磨料介质(掺有磨粒的一种可流动的混合粅)在压力下流过工件所需加工的表面进行去毛刺、除飞边、磨圆角，以减少工件表面的波纹度和粗糙度达到精密加工的光洁度。AFM法在需要繁复手工精加工或形状复杂的工件以及其他方法难以加工的部位是最好的可供选择的加工方法。AFM法也可应用于以滚筒、震动和其它夶批量加工不够满意或加工时要受伤的工件并且能有效得到去除放电加工或激光光束加工后再生的脱层和先前工序加工表面所残留的残餘应力。

    电化学抛光也称电解抛光电解抛光是以被抛工件为阳极，不溶性金属为阴极两极同时浸入到电解槽中，通以直流电而产生有選择性的阳极溶解从而达到工件表面光亮度增大的效果。

    需要注意的是一些金属粉末原料如钛和铝是自燃的，这意味着它们会发生爆炸因此，专业的加工人员在处理这些材料制成的零件时要小心因为这些被零件捕获的粉末可能会重新被释放，如果潜入到机器环境中在火花或其他条件的组合下可能导致爆炸。所以在处理和后处理这些零部件时应特别小心，首先应确保已经进行了适当的清洁如果零件处理时有松散的粉末落下，则不能进行加工

    全面了解和诊断与金属3D打印有关的安全隐患的进展还在进行中，必要的时候需要事先通知当地的消防队员以便在紧急情况下做出更快的响应

    此外，当将3D打印的金属零件放在磨床或车/铣床上进行加工的时候一定要确保这些零件中的粉末不会在加工过程中发生的火花点燃情况下引起爆炸。