指數(shù)級(jí)提升3D打印速度，長(zhǎng)朗科技推出全系3D打印機(jī)

來(lái)源：36氪

回望今年的一級(jí)市場(chǎng)，能夠被確定的投資方向并不多，而3D打印這一賽道卻逆勢(shì)浮現(xiàn)。

3D打印又稱為增材制造，隨著技術(shù)不斷演進(jìn)，如今已經(jīng)能夠應(yīng)用于航天、工業(yè)、醫(yī)療、生物等多種行業(yè)中。不過(guò)更能被大眾所感知的是，今年消費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)的發(fā)展格外矚目。

在海外眾籌平臺(tái)上，AnkerMake M5眾籌金額達(dá)到888萬(wàn)美元，登頂該平臺(tái) 3D 打印機(jī)歷史第一。而在今年消費(fèi)級(jí)3D打印公司勝馬優(yōu)創(chuàng)、魔芯科技也先后獲得小米、德石等資方押注。

在海外市場(chǎng)，消費(fèi)者對(duì)于消費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)的需求正在快速上升。除了原有的極客、創(chuàng)客群體，普通家庭對(duì)于3D打印的需求也在快速上漲。再疊加近年來(lái)元宇宙、XR等概念爆火，人們對(duì)于鏈接物理世界與虛擬世界的想象正在快速萌發(fā)，而3D打印無(wú)疑就是這樣一個(gè)接口。

只不過(guò)，受制于使用門檻和消費(fèi)成本的“雙高”問(wèn)題，3D打印機(jī)遲遲沒(méi)打開(kāi)C端的消費(fèi)市場(chǎng)。

而如今，當(dāng)越來(lái)越多玩家開(kāi)始投身于這一市場(chǎng)，消費(fèi)級(jí)打印機(jī)的成本正在緩慢降低，從曾經(jīng)動(dòng)輒要上萬(wàn)元一臺(tái)，到現(xiàn)在已經(jīng)有大量千元甚至百元機(jī)型可以挑選。銷售價(jià)格的下降，也讓3D打印的市場(chǎng)滲透快速提升。另一方面，隨著打印速度、3D建模等技術(shù)難題正在被逐一攻破，3D打印的操作門檻也在降低，這讓更多消費(fèi)者能夠享受3D打印帶來(lái)的便捷操作。

盡管這些年消費(fèi)級(jí)3D打印都在向降門檻的方向努力，但是距離其走進(jìn)普通消費(fèi)者家庭仍存在諸多掣肘。其中，打印速度就是一個(gè)始終繞不過(guò)的問(wèn)題，動(dòng)輒幾十個(gè)小時(shí)的打印時(shí)間，還時(shí)不時(shí)需要檢查設(shè)備、噴頭等，都讓3D打印在使用時(shí)并沒(méi)有想象中的“絲滑”。

雖然如今打印機(jī)大多不需要玩家們自己拼裝，但是在操作上仍免不了3D建模、調(diào)試等步驟，對(duì)于普通消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，仍存在一定使用門檻。也因此，近年來(lái)主推消費(fèi)級(jí)的3D打印公司多致力于解決以上問(wèn)題。

近日，36氪就在深圳發(fā)現(xiàn)了這樣一家3D打印公司——長(zhǎng)朗科技，先來(lái)看一組數(shù)據(jù)：其LCD光固化打印速度可以達(dá)到70-80mm/h，F(xiàn)LAM打印速度可以做到2000mm/h，要知道原先消費(fèi)級(jí)的光固化速度也僅有50-60mm/h。

△桌面3D打印產(chǎn)品系列

快速打印的奧秘

面對(duì)打印速度這一巨大的技術(shù)鴻溝，長(zhǎng)朗科技是如何實(shí)現(xiàn)快速打印的？

拆分來(lái)看，首先是其光固化產(chǎn)品。不論是LCD光固化還是FDM打印，都需要先將打印模型“切片”，然后根據(jù)切片一層一層打印出所需物體。其中LCD光固化的原理是通過(guò)將紫外線激光束逐點(diǎn)投影至光敏樹脂材料表面，使被曝光區(qū)域的樹脂薄層產(chǎn)生光聚合反應(yīng)而固化，然后工作臺(tái)自上而下移動(dòng)逐層疊加掃描固化出成品。

由于每固化一層后，都需要移動(dòng)底板，避免制件與透光板粘在一起，因此每固化一層都需要升降底板。這就導(dǎo)致了一層厚度僅50微米的打印面，前后需要超過(guò)10秒鐘的打印時(shí)間。所以想要提升光固化的打印速度，不僅需要在光學(xué)上做文章，在打印材料以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上同樣要下功夫。

在提升光固化打印速度上，美國(guó)公司Carbon早在2015年就進(jìn)行了探索，他們通過(guò)控制氧氣進(jìn)入的時(shí)間和劑量，使氧氣抑制部分區(qū)域樹脂固化，同時(shí)光線固化那些沒(méi)有暴露在氧氣里的區(qū)域。這一操作對(duì)提升光固化打印速度起到了質(zhì)變效果。

不同于Carbon的技術(shù)路徑，長(zhǎng)朗科技選擇了另辟蹊徑。通過(guò)改變紫外線的波段，從而影響樹脂材料形態(tài)，使其能夠在打印的接觸面上保持一種超流動(dòng)狀態(tài)。

“相當(dāng)于隔著一層液體將材料固化，底板就可以持續(xù)上升，不用反復(fù)升降�！遍L(zhǎng)朗科技創(chuàng)始人兼CEO勞長(zhǎng)石說(shuō)。而要讓材料保持超流體狀態(tài)，涵蓋了物理、化學(xué)、光學(xué)、材料等不同學(xué)科的交叉應(yīng)用。據(jù)了解，長(zhǎng)朗科技也申請(qǐng)這項(xiàng)技術(shù)的專利。

而對(duì)于FDM打印來(lái)說(shuō)，這也是目前市場(chǎng)上消費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)普遍采用的打印方式。在提升FDM打印速度上，現(xiàn)在主要存在兩類主流的方法：其一是在結(jié)構(gòu)上優(yōu)化，包括采用更輕的噴頭、優(yōu)化本身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，從而使噴頭快速移動(dòng)；另一種則是靠算法優(yōu)勢(shì)，通過(guò)算法補(bǔ)償出原有機(jī)器振動(dòng)的頻次，從而使噴頭減少自身的摩擦和振動(dòng)。

除了優(yōu)化結(jié)構(gòu)、算法之外，長(zhǎng)朗科技還嘗試了一條更為困難的方法——路徑優(yōu)化。對(duì)于現(xiàn)有的FDM打印，噴頭運(yùn)行的路線算法都已固定，但實(shí)際上面對(duì)不同物體形態(tài)時(shí)，普遍存在更短更優(yōu)的打印路徑。只不過(guò)，由于不同物體都需要重新計(jì)算一遍，路徑優(yōu)化的方式盡管能極大提升打印速度，卻極少有人能勝任這種算法。

“這是xyz三軸的運(yùn)動(dòng)軌跡疊加，所以要讓這條路徑在三軸中都運(yùn)動(dòng)最快，還要考慮電機(jī)和加速度問(wèn)題�！眲陂L(zhǎng)石告訴36氪�！斑@就相當(dāng)于在駕駛中，靠路徑優(yōu)化先選好一條到目的地的最優(yōu)解，然后通過(guò)算法補(bǔ)償這條路上不平整的地段使道路暢通�！�

不過(guò)這一技術(shù)如今主要應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，在消費(fèi)領(lǐng)域應(yīng)用甚少，一方面是算法本身難度極大，另一方面也是成本較高。而長(zhǎng)朗科技能夠有這樣的技術(shù)積累，也在于其在起家時(shí)就涉足了工業(yè)領(lǐng)域。

全系列3D打印矩陣

長(zhǎng)朗科技成立于2016年，當(dāng)時(shí)正是國(guó)內(nèi)消費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)發(fā)展初期、遍地開(kāi)花的階段，只不過(guò)那時(shí)候的企業(yè)更多還停留在靠組裝3D打印機(jī)為生的階段。而在出海這件事上，也多以向海外倒賣組件或是攢好的機(jī)器為主。也因此，長(zhǎng)朗科技選擇先切入工業(yè)領(lǐng)域。

目前，其應(yīng)用于工業(yè)級(jí)的3D打印機(jī)，已經(jīng)可以通過(guò)打印耐高溫的金屬或陶瓷材料，來(lái)打印很硬核的核心替換部件，并且長(zhǎng)朗也與核電頭部公司簽訂了千萬(wàn)元訂單。

除了工業(yè)領(lǐng)域，2018年長(zhǎng)朗科技也開(kāi)始切入消費(fèi)級(jí)打印機(jī)，同時(shí)推出了光固化與FDM打印機(jī)，上線海外kickstarter眾籌，目前，長(zhǎng)朗的消費(fèi)級(jí)打印機(jī)主要通過(guò)亞馬遜平臺(tái)銷往海外。

值得一提的是，長(zhǎng)朗科技此前還收購(gòu)了由3D打印開(kāi)源之父Adrian Bowyer博士創(chuàng)立的3D打印公司RepRapPro。并于2018年拿到了東方富海的A輪融資。

據(jù)勞長(zhǎng)石介紹，目前，長(zhǎng)朗科技的打印機(jī)主要涵蓋消費(fèi)級(jí)的FDM打印系列、光固化LCD打印系列，以及工業(yè)級(jí)中應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)的陶瓷3D打印機(jī)和金屬3D打印機(jī)等產(chǎn)品系列。

△長(zhǎng)朗工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)

除了硬件產(chǎn)品之外，長(zhǎng)朗科技也在3D打印的另一大掣肘——軟件建模上發(fā)力。其自研的建模軟件，可以基于AI深度學(xué)習(xí)技術(shù)識(shí)別單張圖像，還原物體3D形狀，目前這一軟件應(yīng)用主要適用于人臉識(shí)別。

而能覆蓋如此全面的產(chǎn)品線，并且同時(shí)切入工業(yè)和消費(fèi)，也在于長(zhǎng)朗的團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢(shì)：其創(chuàng)始人勞長(zhǎng)石是美國(guó)佐治亞理工學(xué)院材料工程博士、博士生導(dǎo)師，深圳大學(xué)客座教授，核工業(yè)西南物理研究院客座教授。在3D打印、新材料等領(lǐng)域有十余年積淀，先后師從中科院外籍院士王中林教授，香港大學(xué)校長(zhǎng)張翔院士，并在《Science》《Nano Letters》等國(guó)際頂級(jí)期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇。CTO何奕是麻省理工學(xué)院機(jī)械工程專業(yè)博士，清華大學(xué)化學(xué)專業(yè)碩士、學(xué)士，在3D打印系統(tǒng)集成、控制及算法開(kāi)發(fā)等方面積淀深厚，擁有發(fā)明專利26項(xiàng)。

近年來(lái)，隨著3D打印行業(yè)快速發(fā)展，涌入賽道的玩家日益增多。在勞長(zhǎng)石看來(lái)，這也是行業(yè)長(zhǎng)期積累的成果。“行業(yè)確實(shí)到了一個(gè)爆發(fā)點(diǎn)，海外這幾年的需求增長(zhǎng)讓消費(fèi)級(jí)3D打印迎來(lái)了快速增長(zhǎng)點(diǎn)。而對(duì)于國(guó)內(nèi)的智能制造來(lái)說(shuō)，3D打印也是必不可少的一環(huán)，未來(lái)存在極大的想象空間。”

盡管行業(yè)正在起步，但不論工業(yè)還是消費(fèi)場(chǎng)景下，3D打印對(duì)于當(dāng)下而言都存在成本過(guò)高等問(wèn)題。也因此，當(dāng)大量玩家們開(kāi)始入局并逐漸拓寬賽道時(shí)，成本亦或是使用門檻的鴻溝也在不斷磨平，3D打印的市場(chǎng)顯然未來(lái)可期。