指數(shù)級提升3D打印速度，長朗科技推出全系3D打印機

來源：36氪

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

3D打印又稱為增材制造，隨著技術(shù)不斷演進，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。不過更能被大眾所感知的是，今年消費級3D打印機的發(fā)展格外矚目。

在海外眾籌平臺上，AnkerMake M5眾籌金額達到888萬美元，登頂該平臺 3D 打印機歷史第一。而在今年消費級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，消費者對于消費級3D打印機的需求正在快速上升。除了原有的極客、創(chuàng)客群體，普通家庭對于3D打印的需求也在快速上漲。再疊加近年來元宇宙、XR等概念爆火，人們對于鏈接物理世界與虛擬世界的想象正在快速萌發(fā)，而3D打印無疑就是這樣一個接口。

只不過，受制于使用門檻和消費成本的“雙高”問題，3D打印機遲遲沒打開C端的消費市場。

而如今，當越來越多玩家開始投身于這一市場，消費級打印機的成本正在緩慢降低，從曾經(jīng)動輒要上萬元一臺，到現(xiàn)在已經(jīng)有大量千元甚至百元機型可以挑選。銷售價格的下降，也讓3D打印的市場滲透快速提升。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，這讓更多消費者能夠享受3D打印帶來的便捷操作。

盡管這些年消費級3D打印都在向降門檻的方向努力，但是距離其走進普通消費者家庭仍存在諸多掣肘。其中，打印速度就是一個始終繞不過的問題，動輒幾十個小時的打印時間，還時不時需要檢查設(shè)備、噴頭等，都讓3D打印在使用時并沒有想象中的“絲滑”。

雖然如今打印機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，對于普通消費者來說，仍存在一定使用門檻。也因此，近年來主推消費級的3D打印公司多致力于解決以上問題。

近日，36氪就在深圳發(fā)現(xiàn)了這樣一家3D打印公司——長朗科技，先來看一組數(shù)據(jù)：其LCD光固化打印速度可以達到70-80mm/h，F(xiàn)LAM打印速度可以做到2000mm/h，要知道原先消費級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

面對打印速度這一巨大的技術(shù)鴻溝，長朗科技是如何實現(xiàn)快速打印的？

拆分來看，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將紫外線激光束逐點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，然后工作臺自上而下移動逐層疊加掃描固化出成品。

由于每固化一層后，都需要移動底板，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10秒鐘的打印時間。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)計上同樣要下功夫。

在提升光固化打印速度上，美國公司Carbon早在2015年就進行了探索，他們通過控制氧氣進入的時間和劑量，使氧氣抑制部分區(qū)域樹脂固化，同時光線固化那些沒有暴露在氧氣里的區(qū)域。這一操作對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，長朗科技選擇了另辟蹊徑。通過改變紫外線的波段，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狀態(tài)。

“相當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朗科技創(chuàng)始人兼CEO勞長石說。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，長朗科技也申請這項技術(shù)的專利。

而對于FDM打印來說，這也是目前市場上消費級3D打印機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)計等，從而使噴頭快速移動；另一種則是靠算法優(yōu)勢，通過算法補償出原有機器振動的頻次，從而使噴頭減少自身的摩擦和振動。

除了優(yōu)化結(jié)構(gòu)、算法之外，長朗科技還嘗試了一條更為困難的方法——路徑優(yōu)化。對于現(xiàn)有的FDM打印，噴頭運行的路線算法都已固定，但實際上面對不同物體形態(tài)時，普遍存在更短更優(yōu)的打印路徑。只不過，由于不同物體都需要重新計算一遍，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三軸的運動軌跡疊加，所以要讓這條路徑在三軸中都運動最快，還要考慮電機和加速度問題�！眲陂L石告訴36氪�！斑@就相當于在駕駛中，靠路徑優(yōu)化先選好一條到目的地的最優(yōu)解，然后通過算法補償這條路上不平整的地段使道路暢通�！�

不過這一技術(shù)如今主要應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，在消費領(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。而長朗科技能夠有這樣的技術(shù)積累，也在于其在起家時就涉足了工業(yè)領(lǐng)域。

全系列3D打印矩陣

長朗科技成立于2016年，當時正是國內(nèi)消費級3D打印機發(fā)展初期、遍地開花的階段，只不過那時候的企業(yè)更多還停留在靠組裝3D打印機為生的階段。而在出海這件事上，也多以向海外倒賣組件或是攢好的機器為主。也因此，長朗科技選擇先切入工業(yè)領(lǐng)域。

目前，其應(yīng)用于工業(yè)級的3D打印機，已經(jīng)可以通過打印耐高溫的金屬或陶瓷材料，來打印很硬核的核心替換部件，并且長朗也與核電頭部公司簽訂了千萬元訂單。

除了工業(yè)領(lǐng)域，2018年長朗科技也開始切入消費級打印機，同時推出了光固化與FDM打印機，上線海外kickstarter眾籌，目前，長朗的消費級打印機主要通過亞馬遜平臺銷往海外。

值得一提的是，長朗科技此前還收購了由3D打印開源之父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)勞長石介紹，目前，長朗科技的打印機主要涵蓋消費級的FDM打印系列、光固化LCD打印系列，以及工業(yè)級中應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)的陶瓷3D打印機和金屬3D打印機等產(chǎn)品系列。

△長朗工業(yè)級3D打印機

除了硬件產(chǎn)品之外，長朗科技也在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別。

而能覆蓋如此全面的產(chǎn)品線，并且同時切入工業(yè)和消費，也在于長朗的團隊優(yōu)勢：其創(chuàng)始人勞長石是美國佐治亞理工學(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)校長張翔院士，并在《Science》《Nano Letters》等國際頂級期刊上發(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、控制及算法開發(fā)等方面積淀深厚，擁有發(fā)明專利26項。

近年來，隨著3D打印行業(yè)快速發(fā)展，涌入賽道的玩家日益增多。在勞長石看來，這也是行業(yè)長期積累的成果。“行業(yè)確實到了一個爆發(fā)點，海外這幾年的需求增長讓消費級3D打印迎來了快速增長點。而對于國內(nèi)的智能制造來說，3D打印也是必不可少的一環(huán)，未來存在極大的想象空間。”

盡管行業(yè)正在起步，但不論工業(yè)還是消費場景下，3D打印對于當下而言都存在成本過高等問題。也因此，當大量玩家們開始入局并逐漸拓寬賽道時，成本亦或是使用門檻的鴻溝也在不斷磨平，3D打印的市場顯然未來可期。