總計超過4.34億美元！谷歌、GE聯(lián)合投資3D打印制造技術(shù)

如果稍加留意，會發(fā)現(xiàn)今年的麻省理工科技評論“全球 50 家最聰明的公司”榜單中，出現(xiàn)了兩家 3D 打印公司：Carbon和“桌面金屬”（Desktop Metal），一前一后分列榜單的第 18 和 19 位。

圖 | 3D打印公司Carbon和“桌面金屬”分列榜單的18和19位

3D 打印在很多人印象中已經(jīng)不再是個“風(fēng)口”。一方面，傳統(tǒng)制造業(yè)的核心競爭力就在于其目前所掌握的制造技術(shù)，而另一方面，3D 打印一直以來無法克服其可用材料有限、打印效率低下的問題。在產(chǎn)業(yè)界在對 3D 打印技術(shù)一無意愿二無動力的情況下，該技術(shù)的處境多年來一直比較尷尬。

但現(xiàn)在，情況似乎開始發(fā)生變化了……目前Carbon 公司正與著名運動品牌阿迪達(dá)斯合作，預(yù)計在 2018 年底打印 10 萬雙運動鞋。雙方希望在大規(guī)模制造中應(yīng)用全新的 3D 打印技術(shù)，并在傳統(tǒng)制造業(yè)中掀起一場革命。

圖 | Carbon與阿迪達(dá)斯合作的3D打印量產(chǎn)運動鞋“FutureCraft 4D”

值得注意的是，Carbon 和“桌面金屬”公司背后的投資者都同時包括谷歌風(fēng)投（GV）和通用電氣風(fēng)投（GE Ventures），一家是最前沿科技的代表，另一家則是傳統(tǒng)制造的領(lǐng)軍企業(yè)。不論是巧合還是有意的布局，這種投資組合往往是某一領(lǐng)域的技術(shù)即將爆發(fā)的前兆，比如在人工智能、生物醫(yī)療等前沿領(lǐng)域，都有類似案例。

圖 | Carbon公司四輪累計融資2.22億美元

圖 | “桌面金屬”公司五輪累計融資約2.12億美元

鑒于麻省理工科技評論“全球最聰明的 50 家公司”榜單評選的核心標(biāo)準(zhǔn)是：“高精尖科技創(chuàng)新”與“能夠保證公司的利益最大化的商業(yè)模式”的完美結(jié)合， Carbon 和“桌面金屬”公司的入選除了技術(shù)的創(chuàng)新性之外，它們的商業(yè)模式又有何“聰明”之處？3D 打印市場是否會因為攪局者的進(jìn)入而再度火爆？“創(chuàng)新者的窘境”會不會在現(xiàn)有的兩家 3D 打印巨頭 3D Systems 和 Stratasy 身上再次應(yīng)驗，被后來者革了自己的命？

正如榜單中的描述，Carbon 公司憑借其“連續(xù)液面制造技術(shù)”（Continuous Liquid Interface Production, CLIP），極大拓展了 3D 打印材料的選擇范圍，同時把目前最先進(jìn)的聚合物 3D 打印速度提高了 25-100 倍。而 CLIP 技術(shù)也被作為封面文章，被刊登在了 2015 年 3 月 20 日出版的《科學(xué)》雜志上。

圖 | CLIP技術(shù)的論文被作為封面文章，被刊登在了2015年3月20日出版的《科學(xué)》雜志上

而有限的材料、緩慢的制造過程正是阻礙 3D 打印技術(shù)大規(guī)模進(jìn)入市場的關(guān)鍵因素。所以，當(dāng) Carbon 公司的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 Joseph DeSimone 教授在 2015 年的 TED 大會上發(fā)布其 CLIP 原型機(jī)時，引起了業(yè)界極大的震動。

不同于傳統(tǒng)的分層打印方法，CLIP 技術(shù)是在液態(tài)光敏聚合物漿池中連續(xù)“生長”出產(chǎn)品，然后通過紫外線照射進(jìn)行固化。這種連續(xù)不間斷的打印過程避免了分層打印中的停頓時間，是 CLIP 技術(shù)能實現(xiàn)高速打印的關(guān)鍵因素。

圖 | CLIP技術(shù)原理圖

Carbon 也因此進(jìn)入了公司發(fā)展的快車道，不久后接受了來自谷歌、通用電氣、 Autodesk 等總計 2.21 億美元的投資。并于 2016 年密集發(fā)布了 M1、M2 型 3D 打印機(jī)，以及 SppedCell 3D 打印平臺。

隨后，包括福特、強(qiáng)生、寶馬、UPS、阿迪達(dá)斯在內(nèi)的各大公司紛紛與 Carbon 建立合作關(guān)系。其中，阿迪達(dá)斯更是將 Carbon 公司的 3D 打印技術(shù)直接投入了大規(guī)模生產(chǎn)，并將在今年 12 月上市5000雙首款3D打印運動鞋“FutureCraft 4D”。

圖 | Carbon公司的M系列3D打印機(jī)

Carbon 公司采用的設(shè)備租賃模式或許是其商業(yè)模式的“聰明”之處。以 M1 型 3D 打印機(jī)為例，其每年的租金為 4 萬美元，軟件升級維護(hù)、液態(tài)光敏聚合物加注再收取額外費用。

這種商業(yè)模式有兩個明顯優(yōu)勢：一是客戶不需要一次性支出動輒幾十上百萬美元的費用來購買設(shè)備，而且可以將成本平均分?jǐn)偟矫看沃圃斓漠a(chǎn)品中；二是客戶通過租賃形式能保證所使用的設(shè)備都是最新的，而不用擔(dān)心自己的技術(shù)被迅速淘汰。

但 Carbon 公司首席執(zhí)行官 Joseph DeSimone 教授表示，目前的這種租賃模式其實并不掙錢，只是意圖通過降低客戶成本來推廣產(chǎn)品和技術(shù)。他希望建立一種類似于蘋果App Store的模式，讓客戶可隨意選擇自己所需要的材料及制造工藝。比如這次 Carbon 與阿迪達(dá)斯的合作中，后者就選擇了一種輕質(zhì)彈性蜂窩材料來制造運動鞋中底（如下圖）。

與 Carbon 公司不同，單從“桌面金屬”這個名字上看，就能知道這家公司專攻金屬材料 3D 打印。

更令人關(guān)注的是，這家公司的創(chuàng)始人中包括 4 名赫赫有名的麻省理工學(xué)院教授。其中，麻省理工學(xué)院材料科學(xué)系系主任 Christopher Schu 教授和 Emanuel Sachs 教授都是該領(lǐng)域中的領(lǐng)軍人物，此外還包括麻省理工學(xué)院材料科學(xué)系科學(xué)家蔣業(yè)明（Yet Ming-Chiang）教授，和機(jī)械工程學(xué)院副教授 A. John Hart。

圖 | “桌面金屬”公司聯(lián)合創(chuàng)始團(tuán)隊（前排左起：Ric Fulop、A. John Hart、Jonah Myerberg; 后排左起：Yet Ming-Chiang、Chris Schuh,、Ely Sachs、Rick Chin）

實際上，為了提升金屬 3D 打印的速度，以便將該技術(shù)用于制造金屬零件，“桌面金屬”公司使用了一種可追溯到 20 世紀(jì) 80 年代后期的技術(shù)。Emanuel Sachs教授早在 1989 年就提交了一份有關(guān) 3D 打印技術(shù)的專利申請。

在這份專利文件中，描述了如何鋪上薄薄一層金屬粉末，然后使用噴墨印刷工藝來沉積這些金屬。在此過程中，需要有選擇性地將金屬粉末結(jié)合在一起。這一過程重復(fù)成百上千次之后，人們可以打造幾何上幾乎無限復(fù)雜的金屬部件。不過這在當(dāng)時，還屬于“異想天開”的范疇。

圖 | 一個正在燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)處理的液壓岐管。燒結(jié)爐內(nèi)的溫度高達(dá)1400℃。這樣的部件結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，是難以通過傳統(tǒng)方法實現(xiàn)的。

如今，“桌面金屬”公司的幾項重大技術(shù)創(chuàng)新終于使得這項 30 年前的專利能夠用于實際的批量生產(chǎn)，其中就包括開發(fā)出使用沉積粘合劑的超高速噴墨打印技術(shù)。相比于同樣用于制作金屬零件的激光 3D 打印技術(shù)，這項技術(shù)的加工速度提升了將近 100 倍。

圖 | 這是剛剛打印好的鋼制推進(jìn)器。在推進(jìn)器葉片與金屬支架之間，是一條纖細(xì)的陶瓷線。在燒結(jié)過程中，這條線會變成砂礫，使得最終的產(chǎn)品能夠輕易地與支架分離

今年四月，“桌面金屬”公司發(fā)布了兩套全新的 3D 打印系統(tǒng)，在業(yè)界引起強(qiáng)烈反響。名為 DM Studio System 的系統(tǒng)包括一臺金屬3D打印機(jī)和一個燒結(jié)爐，售價 12 萬美元，并將于今年 9 月開始交付用戶。該平臺使用了“桌面金屬”公司稱為“結(jié)合金屬沉積”（BMD）的技術(shù)。而另一套名為 DM Production System 的系統(tǒng)售價則高達(dá) 42 萬美元，將于明年交付客戶，所使用的技術(shù)為“單通道噴射”（SPJ）。

從商業(yè)模式上看，“桌面金屬”公司同樣借鑒了 Carbon 公司的做法，除了直接購買設(shè)備，用戶也可以通過租賃形式來使用。

圖 | DM Studio System（左），DM Production System（右）

那么，面對來勢洶洶的攪局者，3D 打印市場兩大巨頭 3D Systems 和 Stratasys 將如何應(yīng)對？

Carbon 公司對 3D Systems 和 Stratasys 造成的威脅是非常直接的。其中， Stratasys 只制造聚合物 3D 打印機(jī)，并與 3D Systems 一起瓜分了大部分市場份額。

然而針對 Carbon 的挑戰(zhàn)，3D Systems 立即作出反應(yīng)，于今年三月推出了高速 3D 打印平臺 Figure 4。這套設(shè)備使用了“光固化立體成型”技術(shù)（SLA），通過特殊光線照射，使液態(tài)樹脂固化成型。從原理上看，與 Carbon 的“連續(xù)液面制造技術(shù)”（CLIP）非常相似。但 3D Systems 表示，他們的平臺要比傳統(tǒng) SLA 技術(shù)快 50倍，而且可用材料的范圍也得到很大拓展。反觀另一 3D 打印巨頭 Stratasys 動作略顯遲緩，還未發(fā)布任何超高速 3D 打印技術(shù)。

圖 | 3D Systems的Figure 4高速打印平臺

再來看“桌面金屬”公司，其快速崛起對 3D Systems 的激光金屬 3D 打印機(jī)也構(gòu)成了威脅。盡管金屬 3D 打印業(yè)務(wù)只占 3D Systems 整體業(yè)務(wù)的約 10%，但誰都無法預(yù)計當(dāng)通用、寶馬、波音、福特等制造業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)開始關(guān)注3D打印市場時，金屬打印的市場份額不會水漲船高。

“桌面金屬”公司和 Stratasys 的關(guān)系則比較微妙，因為作為“桌面金屬”公司的早期投資者，Stratasys 選擇了與“桌面金屬”公司加強(qiáng)合作，甚至作為其全新金屬 3D 打印系統(tǒng)的分銷渠道。而且雙方已明確表示，將加強(qiáng)在技術(shù)方面的合作。

Stratasys 曾于 2013 年以 4 億美元收購 3D 打印明星公司 MakerBot，而且近期剛剛投資了知名英國金屬粉末材料制造商 LPW Technology。針對 Stratasys 的積極布局，外界也在猜測 Stratasys 是否會最終收購“桌面金屬”公司，來直接補(bǔ)全自己的 3D 打印產(chǎn)品線。

圖 | Stratasys曾于2013年以4億美元收購3D打印明星公司MakerBot

但不管各大 3D 打印市場玩家們選擇對抗還是合作，大量來自諸如谷歌等新興科技巨頭，或是通用電氣這類傳統(tǒng)制造業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)的資本注入，已經(jīng)能看出 3D 打印市場在經(jīng)歷了很長時間的低迷（或者說技術(shù)積累）后，開始為下一輪爆發(fā)累積勢能。

一如深度學(xué)習(xí)之于人工智能，CRISPR 之于生物醫(yī)療，隨著諸如“連續(xù)液面制造”、“超高速金屬粉末噴射”等技術(shù)突破，關(guān)于 3D 打印“上上個世紀(jì)的思想、上個世紀(jì)的技術(shù)、這個世紀(jì)的市場”這句描述，或許真的會在我們這個時代應(yīng)驗了。

來源：DeepTech深科技