飛行1萬(wàn)公里，實(shí)地探訪俐陶智陶瓷3D打印工廠，確實(shí)很有料

導(dǎo)讀：2024年11月，南極熊受到全球陶瓷3D打印龍頭廠商——俐陶智（Lithoz）公司的邀請(qǐng)，前往其奧地利總部進(jìn)行參觀和采訪。俐陶智憑借光固化陶瓷3D打印制造（LCM）技術(shù)，面向全球市場(chǎng)提供陶瓷3D打印設(shè)備、陶瓷漿料和解決方案。最讓南極熊印象深刻的是，當(dāng)很多人還在質(zhì)疑陶瓷3D打印技術(shù)是否可行的時(shí)候，客戶用俐陶智的陶瓷3D打印機(jī)，每年生產(chǎn)用于實(shí)際終端用途的陶瓷零件已超過(guò)100萬(wàn)個(gè)，實(shí)現(xiàn)真正的批量化生產(chǎn)應(yīng)用。更神奇的是，俐陶智公司在發(fā)展過(guò)程中，并沒(méi)有非常依靠融資來(lái)運(yùn)行，而是完全依靠自有技術(shù)和業(yè)務(wù)發(fā)展支持運(yùn)營(yíng)，這在全球工業(yè)級(jí)3D打印領(lǐng)域?qū)崒偕僖?jiàn)。

△俐陶智陶瓷3D打印機(jī)內(nèi)部

俐陶智的陶瓷光刻增材制造（LCM）技術(shù)，通過(guò)對(duì)含有均勻分散陶瓷粒子的光敏樹(shù)脂進(jìn)行選擇性固化來(lái)打印成型。它使用光聚合物作為陶瓷顆粒之間的粘合劑，從而能夠精確生成密度較高的陶瓷生坯（然后進(jìn)行脫脂燒結(jié)后處理）。核心是一種專門(mén)設(shè)計(jì)的成像系統(tǒng)，能夠通過(guò)最新的LED技術(shù)轉(zhuǎn)化每層信息并投射到感光樹(shù)脂上。這種成像技術(shù)與特殊的光學(xué)投影元器件一起，可以制造出具有非常精細(xì)細(xì)節(jié)的小型結(jié)構(gòu)，3D打印出具有高精確度、細(xì)節(jié)精致、高密度和強(qiáng)度的陶瓷零件。

△LCM技術(shù)原理圖

跨越1萬(wàn)公里參觀的陶瓷3D打印工廠

業(yè)內(nèi)領(lǐng)先

南極熊從深圳經(jīng)北京轉(zhuǎn)機(jī)飛往奧地利維也納，飛了十幾個(gè)小時(shí)近1萬(wàn)公里，終于在11月15日早上6點(diǎn)到達(dá)維也納機(jī)場(chǎng)，隨后與俐陶智中國(guó)區(qū)負(fù)責(zé)人楊弘毅一同前往俐陶智的新工廠，當(dāng)時(shí)公司員工們剛開(kāi)始上班。

△俐陶智陶瓷3D打印工廠門(mén)口

這個(gè)2000多平米的工廠，俐陶智投資了一大筆錢(qián)，按照醫(yī)療級(jí)別的要求打造，是南極熊見(jiàn)過(guò)的最專業(yè)、最嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶沾?D打印工廠。特別是材料和光學(xué)器件生產(chǎn)車間，與半導(dǎo)體/電路板/醫(yī)療工廠的要求類似，進(jìn)入?yún)⒂^前需要做足防護(hù)準(zhǔn)備。

“陶瓷3D打印不再只是打打樣品，我們的醫(yī)療、工業(yè)等領(lǐng)域的客戶已經(jīng)逐漸進(jìn)入實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，所以我們的設(shè)備和材料也按照客戶的標(biāo)準(zhǔn)和要求來(lái)做�！睏詈胍阏f(shuō)道。

△穿上鞋套、實(shí)驗(yàn)服，帶上護(hù)目鏡、帽子

由于有較為嚴(yán)格的保密要求，工廠內(nèi)部一般不允許參觀。但是為了有真正的實(shí)際感受，此次俐陶智之行，南極熊得以進(jìn)入工廠的所有生產(chǎn)車間參觀，但大多數(shù)車間只能看，不允許拍攝。在設(shè)備生產(chǎn)車間，南極熊看到一排排正在組裝的陶瓷3D打印機(jī)，旁邊十幾米高的置物架堆得密密麻麻，由于公司業(yè)務(wù)發(fā)展較快，剛搬來(lái)兩三年的新工廠，場(chǎng)地已經(jīng)不夠使用了。

△俐陶智的陶瓷3D打印機(jī)有大量獨(dú)特的創(chuàng)新，很多巧妙的設(shè)計(jì)讓人嘖嘖稱奇

△工廠配備了工業(yè)級(jí)的空氣循環(huán)系統(tǒng)，可以保持特定的濕度、溫度等參數(shù)

△為了避免紫外光線對(duì)樹(shù)脂材料的影響，材料生產(chǎn)車間使用黃色的燈光，整個(gè)車間看起來(lái)都有些泛黃

陶瓷漿料的生產(chǎn)，難度非常高，涉及到十幾種配方成分和復(fù)雜的操作流程，俐陶智工廠通過(guò)專業(yè)的記錄和跟蹤，做到每一瓶材料都可以溯源，甚至可以知道它在樹(shù)脂混合陶瓷粉過(guò)程中的攪拌速度、時(shí)間等指標(biāo)，而且數(shù)據(jù)記錄保留至少5年。每一批材料在出貨前都會(huì)檢測(cè)粘度等指標(biāo)，確保質(zhì)量的穩(wěn)定和標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。目前，俐陶智的陶瓷材料已經(jīng)被德國(guó)博世先進(jìn)陶瓷等客戶用于實(shí)際生產(chǎn)，出貨量每年大幅增長(zhǎng)，所以質(zhì)量要求非常高。

對(duì)陶瓷3D打印產(chǎn)業(yè)的深刻見(jiàn)解

參觀完工廠之后，南極熊來(lái)到了俐陶智在2011年開(kāi)始創(chuàng)業(yè)的辦公室，位于維也納理工大學(xué)附近，見(jiàn)到了公司CEO Johannes Homa并進(jìn)行了專訪。

特別備注：俐陶智兩位創(chuàng)始人分別是材料背景的Johannes Homa博士（左）和機(jī)械背景的Johannes Benedikt博士（右）。他們是博士期間的同學(xué)，導(dǎo)師是陶瓷3D打印領(lǐng)域的大牛。這位富有遠(yuǎn)見(jiàn)的導(dǎo)師，當(dāng)年特意找了這兩個(gè)材料和機(jī)械配合的學(xué)生搭檔，一起進(jìn)行陶瓷3D打印機(jī)的研究。

△俐陶智聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO Johannes Homa博士（左），南極熊聯(lián)合創(chuàng)始人黎海雄（右）

作為全球陶瓷3D打印領(lǐng)導(dǎo)廠商的創(chuàng)始人，Homa博士對(duì)行業(yè)有著獨(dú)特的見(jiàn)解，其中不少觀點(diǎn)讓南極熊眼前一亮。

工業(yè)應(yīng)用驗(yàn)證，需要坦誠(chéng)開(kāi)放合作，不然容易失敗

陶瓷3D打印技術(shù)有個(gè)特點(diǎn)，打印出來(lái)的零件只有0分和100分兩種區(qū)別，在驗(yàn)證可用性的時(shí)候，無(wú)論是開(kāi)裂、尺寸精度不夠等問(wèn)題，客戶很容易就直接拋棄3D打印陶瓷的工藝思路，沒(méi)有太多挽救的余地。不像金屬零件那樣可以有熱處理、機(jī)加工等有效后處理手段，因?yàn)樘沾闪慵�本身很難再進(jìn)行后處理。很多工業(yè)應(yīng)用的機(jī)會(huì)就這樣錯(cuò)過(guò)了。

陶瓷3D打印的工業(yè)應(yīng)用，需要高質(zhì)量的設(shè)備、材料、工藝的高度配合才能達(dá)成，否則也很容易導(dǎo)致失敗。俐陶智已經(jīng)有一批客戶在進(jìn)行批量化的實(shí)際生產(chǎn)使用，其中設(shè)備最多的一個(gè)客戶已經(jīng)擁有19臺(tái)陶瓷3D打印機(jī)，其它客戶也有7臺(tái)或者數(shù)臺(tái)。在所有出貨的設(shè)備當(dāng)中，有超過(guò)50%屬于客戶復(fù)購(gòu)。這些成功案例的背后，有什么可以總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)兀?br />

△博世先進(jìn)陶瓷已經(jīng)部署4臺(tái)CeraFab S65 陶瓷3D打印機(jī)，使用LithaLox 360氧化鋁材料，打印出90微米壁厚的陶瓷絕緣套管（用于微創(chuàng)腹腔鏡設(shè)備），目前每年可以生產(chǎn)50,000個(gè)

“目前陶瓷3D打印產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用最大的障礙是有的客戶買了設(shè)備回去自己琢磨研究，沒(méi)有以充分開(kāi)放的態(tài)度來(lái)和廠商合作。目前我們所有成功的客戶應(yīng)用，基本都是足夠坦誠(chéng)開(kāi)放、深度合作開(kāi)發(fā)出來(lái)的。新技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用，需要我們對(duì)客戶進(jìn)行培訓(xùn)，定制開(kāi)發(fā)或設(shè)計(jì)一些陶瓷3D打印技術(shù)和產(chǎn)品上的東西�！盚oma博士告訴南極熊，“很多方案不是說(shuō)我拿到了設(shè)計(jì)文件，就知道是否可行，它需要一定的開(kāi)發(fā)迭代過(guò)程，客戶利用俐陶智在陶瓷3D打印領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)和強(qiáng)大的專家團(tuán)隊(duì)，俐陶智同樣借助客戶在特定領(lǐng)域的能力，需要雙方深入合作，利用2年甚至5年的時(shí)間，來(lái)充分互融。從銷售設(shè)備的角度來(lái)說(shuō)，這是比較吃虧的，不能很快賣出去變成收入。但是從長(zhǎng)期來(lái)說(shuō)，這是健康可持續(xù)的，因?yàn)轵?yàn)證成功后，對(duì)陶瓷3D打印機(jī)就會(huì)有真正的需求，采購(gòu)量不止買一臺(tái)，而是兩三臺(tái)甚至更多，而且還有陶瓷漿料的需求，甚至引來(lái)整個(gè)細(xì)分領(lǐng)域都去使用陶瓷3D打印工藝。一般情況下，客戶需要用2年的時(shí)間，才能把陶瓷3D打印工藝摸透和驗(yàn)證�！�

“但是中國(guó)距離奧地利那么遠(yuǎn)，中國(guó)工業(yè)用戶如何和你們深度合作？”南極熊發(fā)出疑問(wèn)。

“中國(guó)市場(chǎng)對(duì)陶瓷3D打印的接受度與日俱增，特別是在科研和工業(yè)應(yīng)用方面表現(xiàn)突出。俐陶智是首批在中國(guó)布局的國(guó)外陶瓷3D打印廠商之一，業(yè)務(wù)已覆蓋從學(xué)術(shù)到制造的全產(chǎn)業(yè)鏈。幾年前開(kāi)始，俐陶智在中國(guó)市場(chǎng)也有了負(fù)責(zé)人，楊弘毅負(fù)責(zé)中國(guó)區(qū)的業(yè)務(wù)。俐陶智將繼續(xù)致力于擴(kuò)大在全球市場(chǎng)的影響力，尤其是在中國(guó)市場(chǎng)，已經(jīng)建立了自己的中國(guó)品牌名——俐陶智，公司計(jì)劃進(jìn)一步擴(kuò)大在華團(tuán)隊(duì)，建立應(yīng)用中心，并加強(qiáng)與本地客戶的合作。”Homa博士說(shuō)，“目前俐陶智最好的市場(chǎng)是美國(guó)、德國(guó)、中國(guó)、巴西等。公司員工總量已經(jīng)有140多人，在全球陶瓷3D打印同行來(lái)說(shuō)，可能是最多的，在奧地利這邊有著完整的陶瓷3D打印設(shè)備、材料、軟件等團(tuán)隊(duì)資源，可以形成一個(gè)強(qiáng)大的攻關(guān)合力去解決問(wèn)題。需要雙向奔赴！”

陶瓷3D打印，下一個(gè)金屬3D打印？

據(jù)南極熊對(duì)中國(guó)市場(chǎng)的觀察，特別是從TCT、Formnext 等展會(huì)上看到，近兩年涉足陶瓷3D打印的廠商數(shù)量開(kāi)始不斷增多，不少細(xì)分領(lǐng)域的用戶開(kāi)始采購(gòu)設(shè)備來(lái)進(jìn)行應(yīng)用嘗試，這有點(diǎn)像幾年前的金屬3D打印領(lǐng)域。

“是的，陶瓷3D打印已經(jīng)是必然的發(fā)展趨勢(shì)了�！盚oma博士說(shuō)，“但是陶瓷打印，沒(méi)有金屬打印的市場(chǎng)體量那么大，而且成熟度也要差很多，目前正在慢慢走向生產(chǎn)性應(yīng)用的路上�！�

“陶瓷材料在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用潛力巨大。與金屬材料相比，陶瓷材料在生物相容性和耐腐蝕性方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。這是因?yàn)榻饘俨牧显谑褂眠^(guò)程中會(huì)釋放大量的金屬離子引起不良反應(yīng)，而陶瓷作為一種氧化物狀態(tài)能夠很好的貼合自然狀態(tài)，有望成為一種更好的替代材料�！盚oma 博士提到，“陶瓷在醫(yī)療器械中的應(yīng)用將是未來(lái)的重要增長(zhǎng)點(diǎn)�！�

陶瓷工業(yè)用戶，更容易接受陶瓷3D打��？

“在面向應(yīng)用端的時(shí)候，陶瓷行業(yè)有個(gè)優(yōu)勢(shì)，就是用戶是熟悉粉末材料的�！盚oma博士的這番話，充滿深刻的思辨性：

●傳統(tǒng)工業(yè)陶瓷行業(yè)，使用陶瓷粉體作為原料，通過(guò)一定的技術(shù)工藝，最終得到燒結(jié)好的陶瓷零件，與3D打印的起點(diǎn)和終點(diǎn)是一樣的，3D打印陶瓷只是在生坯的環(huán)節(jié)加入了光敏樹(shù)脂漿料打印成型。

●不管傳統(tǒng)陶瓷加工還是3D打印陶瓷，都是需要后道熱處理燒結(jié)，3D打印的致密度等參數(shù)滿足使用要求的話，更容易得到工業(yè)的認(rèn)可，驗(yàn)證周期不像金屬的那么長(zhǎng)。

●但是另一方面，陶瓷行業(yè)相比較而言更保守一點(diǎn)，會(huì)更害怕有質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)缺陷的容錯(cuò)率比較低。

用創(chuàng)新和質(zhì)量去面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)

目前，越來(lái)越多陶瓷3D打印廠商的出現(xiàn)，造成了進(jìn)一步的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。俐陶智有著自己的堅(jiān)持和策略，就是【創(chuàng)新+質(zhì)量】，不管是新技術(shù)的探索、新應(yīng)用的開(kāi)發(fā)，還是設(shè)備和材料的質(zhì)量，都是全球領(lǐng)先的。從南極熊實(shí)地參觀他們的工廠來(lái)看，的確要領(lǐng)先業(yè)內(nèi)不少。

△在2024年的Formnext 展會(huì)上，俐陶智展出了用于海水中的鋰元素進(jìn)行分離提純的3D打印陶瓷膜，這款產(chǎn)品源于英國(guó)Evove項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，很有優(yōu)勢(shì)。以前是用聚合物的膜，但是海水鹽度高、腐蝕性強(qiáng)，會(huì)降低聚合物的相關(guān)能力。而傳統(tǒng)的陶瓷成型工藝很難制造出這種形狀結(jié)構(gòu)，3D打印技術(shù)卻輕易而舉的實(shí)現(xiàn)了。

△俐陶智已經(jīng)實(shí)現(xiàn)陶瓷、金屬、聚合物等多種材料的混合打印，高填充熱塑性基材是逐滴分配的，可以自由且具體地定義填充水平、孔隙率、梯度、層高和密度等參數(shù)

繼往開(kāi)來(lái)，重磅發(fā)布新產(chǎn)品

據(jù)南極熊了解，在剛剛開(kāi)幕的2024年德國(guó)Formnext展會(huì)上，俐陶智重磅發(fā)布了一款全新的陶瓷3D打印機(jī)CeraFab System S320。

CeraFab System S320擁有246 x 130 x 320毫米構(gòu)建體積，顯著提升了生產(chǎn)容量；配備真4K投影系統(tǒng)，分辨率達(dá)到60微米；S320定位于中型陶瓷部件規(guī)�；�生產(chǎn)的解決方案，是高精度CeraFab System S65的完美補(bǔ)充。

△LCM打印的氧化鋁氣體分配（ALD）環(huán)

由Alumina Systems為半導(dǎo)體行業(yè)制造的15英寸（380毫米）氧化鋁氣體分配環(huán)。得益于俐陶智的LCM技術(shù)，這種先進(jìn)設(shè)計(jì)使得部件具有輕量化、薄壁結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)效率比傳統(tǒng)制造的環(huán)提高了三倍。

△LCM打印的氧化鋁氣體分配（ALD）環(huán)

由Alumina Systems為半導(dǎo)體行業(yè)制造的15英寸（380毫米）氧化鋁氣體分配環(huán)。得益于俐陶智的LCM技術(shù)，這種先進(jìn)設(shè)計(jì)使得部件具有輕量化、薄壁結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)效率比傳統(tǒng)制造的環(huán)提高了三倍。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)此次專訪，我們不僅深入了解了俐陶智公司在陶瓷3D打印領(lǐng)域的成就與創(chuàng)新，也看到了這一技術(shù)在航空航天、醫(yī)療和工業(yè)應(yīng)用中的巨大潛力。隨著市場(chǎng)需求的不斷增長(zhǎng)，俐陶智將繼續(xù)引領(lǐng)陶瓷3D打印技術(shù)的發(fā)展，為各行業(yè)提供更為優(yōu)質(zhì)的解決方案。未來(lái)，陶瓷3D打印有望在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，成為推動(dòng)工業(yè)創(chuàng)新的重要力量。

南極熊也將繼續(xù)關(guān)注這一領(lǐng)域的最新動(dòng)態(tài)，與讀者分享更多前沿資訊！