顛覆性流水線金屬3D打印技術(shù)，速度提升50倍，F(xiàn)reeform融資4500萬美元

盡管多年來3D打印在工業(yè)用途方面取得了許多進展，但從業(yè)者也曾陷入低谷。這一現(xiàn)狀在那些初創(chuàng)企業(yè)上體現(xiàn)的尤為明顯，他們寄希望于能夠引入風險資本家的大量投資，并計劃通過創(chuàng)新來彌補潛在的技術(shù)缺陷。Freeform Future Corp.公司就是其中的一個鮮明案例，這是一家位于洛杉磯的成立5年的創(chuàng)業(yè)公司。

2023年2月南極熊獲悉，到目前為止，金屬3D打印公司Freeform Future 已經(jīng)從包括創(chuàng)始人基金、ThresholdVentures和Valor Equity Partners在內(nèi)的投資者那里籌集了4500萬美元，并致力打造“流水線”化的自動化3D打印工廠。

△FreeformFuture 的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 Erik Palitsch 觀看正在運行的一臺 3D 打印機。攝影師：彭博商業(yè)周刊的 Spencer Lowell

關(guān)于Freeform公司

Freeform公司總部位于加利福尼亞州洛杉磯，部署軟件定義的自主金屬3D打印工廠，為任何規(guī)模的主流行業(yè)帶來按需生產(chǎn)。其先進的打印技術(shù)和制造即服務(wù)模式使任何行業(yè)的制造商都能快速從創(chuàng)意到批量生產(chǎn)，從而消除了以前的生產(chǎn)障礙。Freeform團隊由來自世界上最具創(chuàng)新性的公司的領(lǐng)導(dǎo)者和工程師組成，并得到TwoSigma Ventures，F(xiàn)ounders Fund和ThresholdVentures的支持。

Freeform的世界級團隊由來自SpaceX，Velo3D，Carbon，Tesla和Apple等行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者組成，他們成功克服說投資者，迄今已籌集了4500萬美元，得到了硅谷領(lǐng)先投資者的支持，包括Two Sigma Ventures，F(xiàn)ounders Fund和Threshold Ventures。Threshold的合伙人Mo Islam和Two Sigma的合伙人Dusan Perovic是Freeform的董事會成員。

Freeform公司所提供的解決方案并不是建造一款普通的3D打印機，而是希望將整個屋子變成自動化的3D打印工廠，這些工廠將使用幾十臺激光器從金屬粉末中制造火箭發(fā)動機室或汽車零件。他們以前從未公開討論過生產(chǎn)工藝，但它表示這種技術(shù)可以使制造金屬零件的速度比目前的方法快25到50倍，而且成本很低。

△工程師Rueben Mendelsberg在加州霍桑的Freeform Future總部觀察一臺3D打印機的啟動情況。攝影師：《彭博商業(yè)周刊》的Spencer Lowell

Freeform的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Erik Palitsch曾在Elon Musk的航空航天公司Space Exploration Technologies Corp.工作過10年。SpaceX公司在火箭發(fā)動機中突破了3D打印的極限，Palitsch領(lǐng)導(dǎo)了一些最引人注目的發(fā)動機開發(fā)項目。但他說，他和馬斯克都知道現(xiàn)有的3D打印機不足以滿足野心。Palitsch說："當我們告訴馬斯克我們的一些新項目需要多少金屬3D打印機時，他幾乎失去了理智，而且還需要招納一群人來操作它們。"

3D打印公司的風險投資

2018年底，Palitsch和SpaceX的同事Thomas Ronacher創(chuàng)辦了Freeform，希望能改寫3D打印的一些基本原理。通常情況下，3D打印的制造模式是一個物體或幾個物體在一個棚子大小的機器內(nèi)同時被打印。雖然它幾乎可以制造任何東西，但這種打印機能做的工作量受到尺寸和打印區(qū)域的限制。

△首席科學官Tasso Lappas在公司總部的控制室監(jiān)督Freeform Future的3D打印過程

另一方面，F(xiàn)reeform正在制造可以裝滿一個倉庫的機器。它目前位于加州霍桑的工廠曾是基努-里維斯的摩托車倉庫。在工廠里，機器沿著快速移動的傳送帶來回移動物體，因此系統(tǒng)可以同時處理許多東西。其他普通的3D打印公司在一個工廠中設(shè)置了多臺3D打印機，但這種策略并沒有提高它們的速度，只是通過讓它們并行工作來擴大規(guī)模。相比之下，F(xiàn)reeform正在重新設(shè)計3D打印將原材料轉(zhuǎn)化成品的過程。在某種意義上，它類似于亨利-福特（（Henry Ford））等20世紀實業(yè)家開創(chuàng)的裝配線流程的建立。Palitsch說："我們必須達到大規(guī)模生產(chǎn)的狀態(tài)，才能向更多的行業(yè)開放，而你根本不可能用傳統(tǒng)的機器來達到這個目的。"

Freeform的用戶專注于工業(yè)領(lǐng)域，而不是基于家庭的生產(chǎn)。湯姆-穆勒（他曾領(lǐng)導(dǎo)SpaceX的發(fā)動機開發(fā)多年，是Freeform的天使投資人）說："他們能夠做的主要事情是把價格降到更像汽車制造成本，而不是航空航天成本，他們也只是把打印速度提高了一大截。"

△一層正在熔化的金屬粉末

Freeform的“流水線”打印和全流程質(zhì)量監(jiān)測

市面上的3D打印機種類繁多能夠?qū)Χ喾N材料進行加工，包括塑料和金屬。Freeform公司專門從事金屬，基于一種眾所周知的方法——激光粉末床熔融（LPBF），使用激光在金屬粉末床上掃描，將其融合成特定的形狀。然后再鋪上一層新的粉末，激光再一次發(fā)射，再一次重熔。

今天，一臺典型的3D打印機可能有兩到四個激光器，并將它們集中在一塊金屬板上，用于制造物體。激光器擊中金屬粉末，然后停止發(fā)射，同時在板上放置新的金屬粉末，然后再次發(fā)射。一個限制因素是金屬和塑料熔化和融合的速度。通常情況下，3D打印機必須休息，因為它也會變得太熱。公司認為，如果一臺3D打印機有60%的時間在工作，那就是成功。

△首席電氣工程師Dennis Ren管理著連接到3D打印機頂部激光器的電纜

Freeform公司希望能大大減少停機時間。為此，他們開發(fā)的設(shè)備有兩個平行的傳送系統(tǒng)，沿途有多塊金屬板行駛。它的18臺激光器不停地發(fā)射，而傳送帶則將板材移入和移出橫梁。將新的金屬粉末涂在板材上或?qū)α慵�的邊緣進行拋光等任務(wù)在機器的其他區(qū)域進行，讓激光器繼續(xù)在其他物體上工作。一組攝像機以每秒超過7萬幀的速度抓拍圖像，將數(shù)據(jù)輸入計算機視覺算法，以協(xié)調(diào)激光器的發(fā)射。標準的機器每小時可以熔化大約100克（3.5盎司）的金屬粉末，而Palitsch說Freeform現(xiàn)在每小時可以熔化5公斤的金屬粉末，隨著新技術(shù)版本的推出，它的熔化能力甚至會更強。

△Freeform的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Erik Palitsch

火箭發(fā)動機制造商Ursa Major Technologies公司的首席運營官Nick Doucette表示，雖然增加的速度和較低的價格是一種好處，但Freeform系統(tǒng)的真正價值在于它如何在打印過程中監(jiān)控物體。3D打印的零件可能有缺陷，而客戶往往使用過時的手工做法來檢查最終物體的強度和牢固程度。Freeform則是使用主機的傳感器、掃描儀和人工智能軟件來評估質(zhì)量，并可以在制件被建造時進行調(diào)整。Doucette說："針對于打印樣品的評估，我們傳統(tǒng)的做法是測試樣品，隨后再調(diào)整工藝參數(shù)，而Freeform只需要打印完成就可以交付了。"

△由Freeform Future打印的流體分配器

正如行業(yè)內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)的情況一樣，F(xiàn)reeform目前的機器似乎具有革命性的潛力，但關(guān)于它的信息很有限，該公司目前也只有幾個付費客戶。南極熊認為，該公司有一種類似于“掃地僧”原型的特質(zhì)，埋頭鉆研于各種實驗和設(shè)備，真正達到了不為虛名所累的境界。言歸正傳，雖然Freeform不像其他公司那樣熱衷于宣傳，但想要真正打開市場，它必須向市場開放其突破性的3D打印技術(shù)，證明其機器的運行速度和成本足以碾壓其他一眾對手，并解決一直以來阻礙增材制造走向工業(yè)化的大規(guī)模制造問題。

最后，Palitsch表示：“我們最終的目標是擁有更多的激光器和更多的傳送帶，增加到一個可以填滿100,000平方英尺建筑的打印機系統(tǒng)。通常需要幾周時間的工作將在幾小時內(nèi)完成，而且很少需要有人去參與。這將是一個完全自主的打印工廠！”

關(guān)于Freeform公司的詳細信息可以訪問該公司官網(wǎng)獲取：https://freeform.co/release/freeform-emerges-from-stealth-announcing-revolutionary-software-defined-autonomous-printing-factories