Nederlandse MLP module moet voor doorbraak DLP-printen zorgen

Dankzij de Multi-Laser Patterning module (MLP) van AMSYSTEMS als vervanger van de DLP belichtingsbron, kan atum3D voortaan hars gebaseerde 3D printers op maat bouwen. De eerste machine met 3 van deze nieuwe modules, ieder met 20 individuele lasers, heeft een printoppervlak van 540 bij 800 mm; de volgende wordt een volle kubieke meter. Het opschalen met DLP-printen heeft geen nadelige gevolgen voor de resolutie: die blijft 20 micron.

De twee Nederlandse AM-bedrijven presenteerden hun innovatie onlangs op Formnext. Atum3D deed dat met de Atlas 3D printer; AMSYSTEMS wist met de nieuwe module internationaal de aandacht van meerdere fabrikanten van SLA en DLP-printers te trekken. De nominatie voor de (R)Evolution Award van Formnext heeft daar zeker aan bijgedragen. “We zijn in gesprek met alle leidende OEMs op dit vlak, groot en klein. Atum3D is de eerste die de MLP technologie concreet toepast in een machine”, zegt Roeland Brugman, CEO en oprichter van AMSYSTEMS.

De constructie is zo gemaakt dat we makkelijk kunnen opschalen tot wel 6.000 bij 1.000 mm

Oplossing om business vlot te trekken

Tristram Budel is erg enthousiast over de MLP gebaseerde belichtingstechnologie van de Eindhovense startup. “Behalve dat we innovatief zijn ingesteld, zien we dat onze klanten met de handen in hun haar zitten. Ze willen een maatwerkoplossing om grote vormcomplexe onderdelen te produceren”, zegt Tristram Budel, oprichter en CEO van atum3D. Er is business voor 3D printen met resins. Daarvoor zoeken ze echter een groter formaat printer dan tot nog toe. Die zijn er, maar de trade off is ofwel een lagere resolutie of investeren in meerdere dure projectoren. Dat maakt de businesscase onhaalbaar. “Nu vliegen we met de kop over het oppervlak en printen met een resolutie van 20 micron.” De interfacing met de printer is eenvoudig, omdat de aansturing van de MLP module via standaard protocollen verloopt. “We hebben een oplossing bedacht om slim met al die data bij een resolutie van 20 micron en 5000 lagen om te gaan.”

Veel hogere resolutie dan tot nog toe

AMSYSTEMS, een spin-off van TNO, past in de MLP module meerdere diodes toe met elk een laser spot van 20 micron. Deze resolutie is voor een standaard DLP printer alleen maar mogelijk op postzegelformaat. In één belichtingsunit kunnen meerdere MLP modules geïntegreerd worden die over het resin bewegen; vandaar de schaalbaarheid. De Atlas 3D printer zoals atum3D op Formnext toonde, is pas het begin, verwacht Tristram Budel. “We bouwen machines op maat: de volgende wordt er een van 1.000 bij 1.000 mm. We hebben de constructie zo gemaakt dat we makkelijk kunnen opschalen tot wel 6.000 bij 1.000 mm. “Eigenlijk zijn de afmetingen met dit concept onbeperkt, maar zes vierkante meter is de grootste vraag die atum3D tot nog toe heeft gekregen.”

Elk van de 20 diodes haalt een resolutie van 20 micron, ongeacht hoe groot het bereik van de hele machine is

20 laserstralen per module

Roeland Brugman ziet de nieuwe technologie als het resultaat van de samenwerking in de Brainportregio. “We hebben met onder andere de technische Universiteit Eindhoven en TNO een sterk kennis gedreven en innovatieve backbone en het technologisch niveau van de supply chain is hoog. We kunnen als regio zeker een deuk in een pakje boter slaan.” Het hart van elke (gepatenteerde) MLP module van AMSYSTEMS is een achthoekig prisma dat 500 keer per seconde ronddraait. De straal van elke laser diode die hierdoor heen gaat, scant het oppervlak met 25 m/s terwijl de straal steeds loodrecht op het oppervlak blijft. Hierdoor is het systeem snel en blijft de nauwkeurigheid over het hele bereik optimaal. Elk van de 20 diodes haalt namelijk een resolutie van 20 micron, ongeacht hoe groot het bereik van de hele machine is. Productiviteit in combinatie met en hoge productkwaliteit kunnen hiermee op industriële schaal gewaarborgd blijven.

Nog hogere resoluties

AMSYSTEMS werkt mee aan het NXTGen Hightech project van het Nationaal Groeifonds. Roeland Brugman: “We verwachten naar een resolutie van 5 tot 10 micron in XY-vlak te gaan, zoals benodigd voor de opkomende AM applicaties binnen de 3D geprinte elektronicamarkt. Het concept is gemakkelijk te tunen.” Naast kunststoffen kan de MLP technologie ook ingezet worden op het printen van keramische, siliconen-, rubber- en glasachtige producten. Voor metaal zijn er op dit moment nog te hoge vermogens van de laser nodig. Roeland Brugman: “Voor verdere inzet binnen de AM markt, kijken we ook naar SLS printen, waar de MLP module gebruikt kan worden voor het selectief belichten van het poeder.”

Beter schaalbaar

Behalve de constante hoge kwaliteit, ongeacht de afmetingen, en de robuustheid van het printsysteem, dat minder gevoelig is voor wat er in de omgeving gebeurt, is het voordeel van de MLP module dat de hars gebaseerde printer schaalbaar wordt. Tristram Budel wil dan ook in de toekomst de MLP-modules vooral voor maatwerk oplossingen gebruiken, die passen bij de applicatie van de klanten. In feite is zo de ontwikkeling van de Atlas 3D printer begonnen: een Nederlandse klant die voor een speciale applicatie maatwerk zocht. “We missen tot nog toe te veel kansen omdat we enkel een gestandaardiseerde oplossing met een projector aanbieden.” Ook Roeland Brugman is overtuigd dat de markt zich in deze richting gaat ontwikkelen. “Ik ben overtuigd dat als we een paar custom made systemen wegzetten bij eindklanten en aantonen dat het werkt, de markt er is.”