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提升3D打印速度三昆科技推出全系3D工业打印机

发布时间:2023-03-29 人气:1,101

提升3D打印速度三昆科技推出全系3D工业打印机

回望今年的一级市场,能够被确定的投资方向并不多,而3D打印这一赛道却逆势浮现。

3D打印又称为增材制造,随着技术不断演进,如今已经能够应用于航天、工业、医疗、生物等多种行业中。不过更能被大众所感知的是,今年消费级3D打印机的发展格外瞩目。

在海外众筹平台上,AnkerMake M5众筹金额达到888万美元,登顶该平台 3D 打印机历史第一。而在今年消费级3D打印公司胜马优创、魔芯科技也先后获得小米、德石等资方押注。

在海外市场,消费者对于消费级3D打印机的需求正在快速上升。除了原有的极客、创客群体,普通家庭对于3D打印的需求也在快速上涨。再叠加近年来元宇宙、XR等概念爆火,人们对于链接物理世界与虚拟世界的想象正在快速萌发,而3D打印无疑就是这样一个接口。

只不过,受制于使用门槛和消费成本的“双高”问题,3D打印机迟迟没打开C端的消费市场。

而如今,当越来越多玩家开始投身于这一市场,消费级打印机的成本正在缓慢降低,从曾经动辄要上万元一台,到现在已经有大量千元甚至百元机型可以挑选。销售价格的下降,也让3D打印的市场渗透快速提升。另一方面,随着打印速度、3D建模等技术难题正在被逐一攻破,3D打印的操作门槛也在降低,这让更多消费者能够享受3D打印带来的便捷操作。

尽管这些年消费级3D打印都在向降门槛的方向努力,但是距离其走进普通消费者家庭仍存在诸多掣肘。其中,打印速度就是一个始终绕不过的问题,动辄几十个小时的打印时间,还时不时需要检查设备、喷头等,都让3D打印在使用时并没有想象中的“丝滑”。

虽然如今打印机大多不需要玩家们自己拼装,但是在操作上仍免不了3D建模、调试等步骤,对于普通消费者来说,仍存在一定使用门槛。也因此,近年来主推消费级的3D打印公司多致力于解决以上问题。

近日,36氪就在深圳发现了这样一家3D打印公司——三昆科技,先来看一组数据:其LCD光固化打印速度可以达到70-80mm/h,FLAM打印速度可以做到2000mm/h,要知道原先消费级的光固化速度也仅有50-60mm/h。

产品系列

快速打印的奥秘

面对打印速度这一巨大的技术鸿沟,三昆科技是如何实现快速打印的?

拆分来看,首先是其光固化产品。不论是LCD光固化还是FDM打印,都需要先将打印模型“切片”,然后根据切片一层一层打印出所需物体。其中LCD光固化的原理是通过将紫外线激光束逐点投影至光敏树脂材料表面,使被曝光区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化,然后工作台自上而下移动逐层叠加扫描固化出成品。

由于每固化一层后,都需要移动底板,避免制件与透光板粘在一起,因此每固化一层都需要升降底板。这就导致了一层厚度仅50微米的打印面,前后需要超过10秒钟的打印时间。所以想要提升光固化的打印速度,不仅需要在光学上做文章,在打印材料以及结构设计上同样要下功夫。

在提升光固化打印速度上,美国公司Carbon早在2015年就进行了探索,他们通过控制氧气进入的时间和剂量,使氧气抑制部分区域树脂固化,同时光线固化那些没有暴露在氧气里的区域。这一操作对提升光固化打印速度起到了质变效果。

不同于Carbon的技术路径,三昆科技选择了另辟蹊径。通过改变紫外线的波段,从而影响树脂材料形态,使其能够在打印的接触面上保持一种超流动状态。

“相当于隔着一层液体将材料固化,底板就可以持续上升,不用反复升降。”三昆科技创始人兼CEO劳长石说。而要让材料保持超流体状态,涵盖了物理、化学、光学、材料等不同学科的交叉应用。据了解,三昆科技也申请这项技术的专利。

而对于FDM打印来说,这也是目前市场上消费级3D打印机普遍采用的打印方式。在提升FDM打印速度上,现在主要存在两类主流的方法:其一是在结构上优化,包括采用更轻的喷头、优化本身结构设计等,从而使喷头快速移动;另一种则是靠算法优势,通过算法补偿出原有机器振动的频次,从而使喷头减少自身的摩擦和振动。

除了优化结构、算法之外,三昆科技还尝试了一条更为困难的方法——路径优化。对于现有的FDM打印,喷头运行的路线算法都已固定,但实际上面对不同物体形态时,普遍存在更短更优的打印路径。只不过,由于不同物体都需要重新计算一遍,路径优化的方式尽管能极大提升打印速度,却极少有人能胜任这种算法。

“这是xyz三轴的运动轨迹叠加,所以要让这条路径在三轴中都运动最快,还要考虑电机和加速度问题。”劳长石告诉36氪。“这就相当于在驾驶中,靠路径优化先选好一条到目的地的最优解,然后通过算法补偿这条路上不平整的地段使道路畅通。”

不过这一技术如今主要应用于工业领域,在消费领域应用甚少,一方面是算法本身难度极大,另一方面也是成本较高。而三昆科技能够有这样的技术积累,也在于其在起家时就涉足了工业领域。

全系列3D打印矩阵

三昆科技成立于2016年,当时正是国内消费级3D打印机发展初期、遍地开花的阶段,只不过那时候的企业更多还停留在靠组装3D打印机为生的阶段。而在出海这件事上,也多以向海外倒卖组件或是攒好的机器为主。也因此,三昆科技选择先切入工业领域。

目前,其应用于工业级的3D打印机,已经可以通过打印耐高温的金属或陶瓷材料,来打印很硬核的核心替换部件,并且三昆也与核电头部公司签订了千万元订单。

除了工业领域,2018年三昆科技也开始切入消费级打印机,同时推出了光固化与FDM打印机,上线海外kickstarter众筹,目前,三昆的消费级打印机主要通过亚马逊平台销往海外。

值得一提的是,三昆科技此前还收购了由3D打印开源之父Adrian Bowyer博士创立的3D打印公司RepRapPro。并于2018年拿到了东方富海的A轮融资。

据劳长石介绍,目前,三昆科技的打印机主要涵盖消费级的FDM打印系列、光固化LCD打印系列,以及工业级中应用于生物医学的陶瓷3D打印机和金属3D打印机等产品系列。

三昆工业级3D打印机

除了硬件产品之外,三昆科技也在3D打印的另一大掣肘——软件建模上发力。其自研的建模软件,可以基于AI深度学习技术识别单张图像,还原物体3D形状,目前这一软件应用主要适用于人脸识别。

而能覆盖如此全面的产品线,并且同时切入工业和消费,也在于三昆的团队优势:其创始人劳长石是美国佐治亚理工学院材料工程博士、博士生导师,深圳大学客座教授,核工业西南物理研究院客座教授。在3D打印、新材料等领域有十余年积淀,先后师从中科院外籍院士王中林教授,香港大学校长张翔院士,并在《Science》《Nano Letters》等国际顶级期刊上发表学术论文50余篇。CTO何奕是麻省理工学院机械工程专业博士,清华大学化学专业硕士、学士,在3D打印系统集成、控制及算法开发等方面积淀深厚,拥有发明专利26项。

近年来,随着3D打印行业快速发展,涌入赛道的玩家日益增多。在劳长石看来,这也是行业长期积累的成果。“行业确实到了一个爆发点,海外这几年的需求增长让消费级3D打印迎来了快速增长点。而对于国内的智能制造来说,3D打印也是必不可少的一环,未来存在极大的想象空间。”

尽管行业正在起步,但不论工业还是消费场景下,3D打印对于当下而言都存在成本过高等问题。也因此,当大量玩家们开始入局并逐渐拓宽赛道时,成本亦或是使用门槛的鸿沟也在不断磨平,3D打印的市场显然未来可期。

   

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