超高精度3D打印应用于新兴MEMS和微流控领域

微访谈：Boston Micro Fabrication首席执行官John Kawola

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，并支持使用工业级材料。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，需要键合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制造技术——面投影微立体光刻（PµSL, 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。

MEMS JOURNAL：去年BMF取得了哪些主要成绩？

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系统所有优势的同时，在打印体积、速度以及材料方面都取得了突破性进展。

BMF公司3D打印系统microArch S240

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（PµSL）技术。这一技术利用液态树脂在紫外线（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出复杂的三维器件。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合材料，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的扩展应用。

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发布。

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，现在全球的装机量已达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年开始在美国和欧洲出货。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，然后逐步对外扩张。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，所以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：在现阶段我们没有什么直接的竞争。我们目前是全球唯一一家可以生产2 µm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。不过，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PµSL类似的增材制造技术，但它们通常仅适用于精度50 µm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，有可能改变疫苗的给药方式。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。最终这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PµSL技术有潜力满足这些需求。

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。各行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。

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