formlabs 新一代列印機 Form 4/4B 技術 LFD 技術大解密

Formlabs 的 Form 4 樹脂 3D 列印機及其生物相容版本 Form 4B 由我們的下一代 Low Force Display™ (LFD) 列印引擎提供動力，可將液體樹脂轉化為列印零件。

LFD 列印引擎具有六個先進的子系統，為超快的速度、無與倫比的可靠性、令人驚嘆的列印品質和高性能材料設定了新標準。

什麼是Low Force Display™ 技術？

Form 4 由我們的新一代 Low Force Display™ (LFD) 列印引擎提供支援。 LFD 重新定義了產業性能標準，並在一台列印機中提供無與倫比的可靠性、列印速度、列印品質、尺寸精度和材料多功能性。

LFD 是基於 Formlabs 前一代的 Low Force Stereolithography™ (LFS) 列印引擎而建置。自 2011 年以來，已有超過 50,000 家公司依靠超過 130,000 台 Formlabs 3D 列印機生產了超過 4 億個高性能零件。

SLA 於 1984 年由科學家 Chuck Hull 獲得專利，成為世界上第一個商業 3D 列印技術，打開了專業品質快速原型製作的大門，徹底改變了 Apple、Boeing 和 Ford 等公司的設計流程。然而，由於列印機成本、尺寸、複雜性和材料限制，它的覆蓋範圍僅限於財富 500 強公司等。

Formlabs 於 2011 年透過 Form 1 首次將 SLA 列印引入桌面，為全新的工程師和設計師社群提供了內部原型設計和生產的專業工具。

2015 年，Form 2 為桌面型 SLA 列印和專業人士帶來了新的進步，包括自動樹脂分配、便利的材料切換、增加 40% 的成型體積、觸控螢幕控制、Wi-Fi 連接、可靠性和更廣泛的性能材料。 

2019 年，由 LFS 提供支援的 Form 3 和 Form 3B（用於生物相容性 3D 列印）發布。 LFS 是光固化的一種形式，它利用靈活的複合式成型槽和線性照明來徹底改變列印品質和列印機可靠性，由於較低的剝離力，可實現更平滑的表面光潔度和輕觸支撐。 

最近，許多製造商已從基於雷射的 SLA 轉向 DLP 或 LCD，因為這些光學系統顯著提高了列印速度，但通常以表面光潔度、可靠性、解析度或硬體壽命為代價。 Form 4 的 LFD 列印引擎旨在解決這些挑戰，並在一台列印機中提供專業人士所需的速度、可靠性和零件品質。 LFD 引入了多個新的先進子系統，包括背光模組、光學單元、減壓紋理板和整合式相機，並透過更新複合式成型槽、樹脂匣、自動樹脂處理和智慧控制系統進行了重大改進。

• 如果您在 Form 4/B 上列印的作業高度超過 19.0 公分（7.5 英吋），或在 Form 3/B/+ 上列印高度超過 18.5 公分的作業，則在取出列印件時必須卸下成型槽。當 Form 4/B 上的作業高度超過 19.0 公分或 Form 3/B/+ 上的作業高度超過 18.5 公分時，PreForm 將向使用者發出警告。

LFD 是如何運作的？

LFD 列印引擎的核心是背光模組。這款超高功率光源採用 60 個 LED、整合式冷卻和透鏡，具有業界領先的 16 mw/cm ² 光功率強度，可在成型平台上的任何位置提供極快的列印速度、出色的列印質量和準確性。

背光模組發出均勻的區域投影光，該光穿過透鏡陣列，使光更加準直或平行，並且更加均勻，消除暗點或亮點。客製化透鏡陣列由平凸透鏡製成，即使在高功率下也能獲得高度準直和均勻的光線。 

從這裡，光線穿過光學模組 (LPU) 4，在此處使用一系列偏振片、光學塗層和定製液晶顯示器將其形成印刷層的形狀。高解析度 LCD 的 50 μm 像素尺寸和預先調整的抗鋸齒功能可提供清晰的細節、光滑的表面光潔度和精確的公差。客製化 LCD 還具有高透光率，為樹脂提供最大的光功率並實現極快的列印速度。

與現有的基於 LCD 的印表機不同，LPU 4 經久耐用，經過精心設計和製造，可在更換前提供 600,000 - 1,900,000 層一致的列印性能，具體取決於列印的材料和層高。它還具有堅固的金屬框架、防刮表面塗層和智慧軟體（碎片檢測和壓力限制），能夠抵禦意外損壞。當需要更換時，任何人都可以輕鬆、快速、低成本地更換LPU 4。

一旦光線到達成型槽內的液體樹脂，整個液體層立即固化成固體層。然後，成型平台從樹脂中升起，精密 Z 軸將樹脂層從成型槽底部剝離。 

過去，剝離力一直是樹脂 3D 列印的主要障礙，迫使使用者在選擇列印機時犧牲零件品質、可靠性或列印速度。對於 Form 4，使用新的減壓紋理板和重新設計的複合式成型槽可最大程度地減少剝離力。 

減壓紋理板（Release Texture）是一種專有的微紋理光學薄膜，可引入氣流以防止樹脂槽吸入 LPU。

▲Form 4 的客製化透鏡陣列由平凸透鏡製成，即使在高功率下也能提供高度準直和均勻的光線。	▲專有的減壓紋理板透過引入氣流來防止樹脂槽被吸入 LPU。

新型複合式成型槽是一種持久的消耗品，可將樹脂保存在列印機內，並為液體樹脂提供固化表面。它具有雙層彈性薄膜，可輕輕地與固化層的邊緣分離，從而減少施加在該層上的剝離力。

減壓紋理板和複合式成型槽一起顯著減少施加在列印件上的力。因此，Form 4 可以快速、可靠地生產光滑、細緻的零件，具有可與射出成型相媲美的輕觸支撐，並具有極高的列印速度和可靠性。

升級的自動化樹脂處理和新材料

在列印開始之前等待樹脂加熱的日子已經是過去式，Form 4 具有傳導樹脂加熱器和紅外線溫度感測器，可實現更快的加熱時間和最短的開始列印時間。加熱器和紅外線感測器精確控制樹脂溫度並解鎖更高黏度的材料。

雙層複合式成型槽的設計使用壽命長，可最大限度地減少維護成本和浪費。它的頂部薄膜具有化學惰性且柔韌，底部薄膜堅硬耐用，可防止刮傷和刺穿。複合式成型槽易於使用，具有用於列印機安裝的簡單閂鎖、易於傾倒的噴嘴以及超大容量（不列印時為 2.3 公升）以防止意外溢出。 

每個成型槽都配有可重複使用的蓋子和可堆疊設計，可輕鬆堆疊成型槽並將樹脂存放在機器外部。對於每種樹脂顏色或類型都有單獨的樹脂槽，切換材料就像更換新成型槽一樣簡單。 

成型槽經久耐用，並在其整個生命週期中提供一致的性能。每個成型槽的設計目的是為使用任何 Formlabs 樹脂的超過 75,000 層提供一致的性能。 

高速樹脂混合刷具可輕鬆固定在成型槽上，並快速將樹脂重新混合成均勻液體，對列印時間的影響幾乎為零。這有助於確保在成型平台上的任何位置列印任何尺寸的零件的出色列印品質和準確性。樹脂混合刷具是可拆卸的，並且可以在包含相同材料的成型槽中輕鬆重複使用。因此，Form 4 上列印的每種材料僅需要一台成型槽刷具，從而減少了浪費。 

樹脂處理系統會自動將樹脂分配到列印機中，因此您無需這樣做。重新設計的閥門具有更高的流速，填充速度比 Form 3 快 5-10 倍，具體取決於材料的黏稠度。 Form 4 樹脂匣仍含有 1 L 樹脂，但與 Form 3 樹脂匣相比，塑膠用量減少了 63%，佔地面積縮小了 30%，從而減少了浪費並提高了儲存效率。一旦安裝在列印機中，樹脂匣稱重感測器就會對匣中的樹脂量進行稱重，從而清楚地了解剩餘的樹脂量，以便輕鬆提前規劃樹脂用量。

▲Form 4 複合式成型槽包括一個可重複使用的蓋子，可堆疊以便於存放。	▲新的樹脂匣仍含有 1 公升樹脂，但塑膠量減少了 63%，佔地減少了 30%，從而減少了塑膠浪費和貨架空間。

Form 4 經驗證可列印 Formlabs 材料庫中的 23 種高性能材料，其中包括六種速度、韌性、準確性和外觀均有所改進的全新樹脂：

• 一般樹脂 V5（透明、灰色、黑色、白色）的列印速度比 Form 3 快兩到五倍，韌性和色彩得到改善。
• 快速模型樹脂，用於高速原型或正畸模型的生產。
• 精密模型樹脂，用於始終貼合的高精度牙科模型。

簡化的使用者體驗

Form 4 建立在 Form 3+ 直觀的使用者體驗之上。透過 Wi-Fi、乙太網路和 USB 連接以及電源開關，無論您的業務需求如何，都可以比以往更輕鬆地控製列印機。其他更新意味著 Form 4 更加自主和智能，從而為用戶騰出時間來完成更高價值的任務。

▲Form 4 更新的使用者介面讓 Form 4 上的分析和佇列管理變得更加容易 — 列印機上不再需要便利貼來得知誰正在進行列印。  

透過七吋觸控螢幕與更直覺的觸控使用者介面進行互動。螢幕上的預防性維護提醒、列印狀態資訊和列印機就緒資訊使列印比以往更輕鬆、更直觀。 

告別列印機上的便利貼，列印機名稱和狀態始終可見。五分鐘後，逾時螢幕將以較大的字母顯示名稱、樹脂和列印機準備情況，因此您可以一眼看出是哪一台列印機以及是否準備就緒。 

更快的預印時間意味著您通常可以在開始後不到一分鐘內完成 Form 4。但是，如果列印機已準備就緒，則無需任何作業，只需將列印內容從電腦傳送到列印機，Form 4 就會自動開始列印。  

螢幕資訊包括維護提醒和診斷工具，以保持列印機平穩運作。如果出現問題，錯誤訊息會顯示二維碼，這些二維碼會指向支援文章，幫助您盡快恢復正常運作。 

隨著時間的推移，我們將透過韌體更新繼續添加令人興奮的新功能，包括發布其他語言選項。  

智慧控制系統和整合式攝影機

六個控制系統精確測量和維護Form 4 內的溫度、樹脂液位、列印壓力和列印狀態。 除了樹脂匣稱重感測器和傳導加熱之外，Form 4 還包括列印機水平感測器、樹脂水平感測器、整合式 Z 軸力感測器和攝影機。

列印機調平感應器 (Resin Leveling Sensor)：插上電源並啟用 Form 4 時，觸控螢幕將自動引導您平整。只需按照螢幕提示操作，並使用提供的工具調整列印機的支架即可。調平列印機可確保樹脂液位感測系統能夠精確測量整個成型槽中液體樹脂的液位，從而實現一致的準確列印。

樹脂液位感測器 (Resin Level Sensor)：樹脂液位感測器可測量成型槽中的準確樹脂量並控制自動樹脂分配系統，確保一致的樹脂液位和列印性能。

Z 軸壓力感測器 (Z-Axis Force Sensor)： Z 軸壓力感測器測量列印過程中施加在每一層上的力，並自動調整 Z 軸運動以最小化這些力。這為任何材料列印的任何零件幾何形狀提供了最佳的速度、品質和可靠性。

相機 (Camera)：建立成型槽內的相機可以拍攝每個已完成列印的照片或縮時影片，並將其上傳到Formlabs 列印機管理軟體 Dashboard ，以便可以從任何地方查看列印狀態。此功能使遠端列印監控和列印歷史記錄追蹤變得比以往更加容易。對於希望取消此功能的用戶，可以輕鬆關閉、覆蓋或移除相機。

成型平台

兩種不同的成型平台可用於優化列印並輕鬆移除列印部件。備用成型平台可以加快您的工作流程並不間斷列印。 

成型平台具有剛性鋁表面。採用專利的快速剝離技術的易拆式成型平台具有靈活的列印表面，讓您無需工具即可在幾秒鐘內快速輕鬆地移除零件。易拆式成型平台消除了損壞零件的風險並簡化了您的工作流程。它採用不銹鋼印刷表面製成，確保堅固、長期耐用。直接在易拆式成型平台上列印零件，節省材料成本和後處理時間。

Form 4 成型平台和易拆式成型平台的可列印表面均為 20.0 x 12.5 公分（7.9 x 4.9 英吋），而 Form 3 成型平台和成型平台 V2 的可列印表面為 14.5 x 14.5 公分（5.7 x 5.7 英吋）。 

Form 4 成型平台和易拆式成型平台以及成型平台（Form 2、Form 3/B/+）和成型平台 V2（Form 3/B/+）均與新的 Form Wash（第二代）相容。

毫不妥協的列印

製作東西很困難，每一秒鐘都很重要。當 Formlabs 工程師著手製造 Form 4 時，速度、可靠性、準確性和材料性能是首要考慮因素。 Form 4 的動力源自於無數小時的研發，所有這些都是為了創造一款能夠讓您超越預期的工具。

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