3D打印的緩慢進(jìn)化

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一場關(guān)于3D打印的緩慢進(jìn)化仍在繼續(xù)。

2020年以來的新冠肺炎疫情讓3D打印技術(shù)再次回歸大眾視野。面對(duì)醫(yī)護(hù)物資短缺問題，一些設(shè)計(jì)師、制造公司利用這項(xiàng)技術(shù)制作防護(hù)面罩、護(hù)耳夾和呼吸閥中的關(guān)鍵部件，3D打印一時(shí)成為救場“奇兵”。

在不確定中尋求成長

3D打印的技術(shù)名稱為“增材制造”，簡單來說，是把數(shù)據(jù)和原料放進(jìn)3D打印機(jī)，用過程控制物質(zhì)的形狀、構(gòu)成和行為，將材料逐層堆積后制造出實(shí)體物品。傳統(tǒng)制造業(yè)采用的材料加工技術(shù)多為“減材制造”，即通過切削原材料生成新產(chǎn)品。1986年，美國科學(xué)家Chuck Hull發(fā)明了第一臺(tái)3D打印機(jī)，開啟了該技術(shù)在業(yè)內(nèi)的廣泛應(yīng)用。2012年，《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志在封面報(bào)道中重點(diǎn)討論了3D打印技術(shù)，并將其稱為能引發(fā)“第三次工業(yè)革命”的眾多突破之一。

“整個(gè)行業(yè)的發(fā)展速度比我想象的要慢，我們幾年前就預(yù)計(jì)會(huì)有很多家庭購買3D打印機(jī)，在工業(yè)生產(chǎn)中也可以大量應(yīng)用，但就目前的市場來看，應(yīng)用的體量還很小。”3D打印行業(yè)媒體南極熊創(chuàng)始人黎海雄說。

國內(nèi)工業(yè)級(jí)3D打印設(shè)備制造和解決方案提供商易加三維正是這一趨勢的見證者。這家公司成立于2014年，主要面向加工廠提供to B業(yè)務(wù)。憑借近30年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，易加三維創(chuàng)始人馮濤很早就意識(shí)到，3D打印設(shè)備的市場不應(yīng)局限于模型制造，而是更廣泛的產(chǎn)品或零部件直接批量制造。

面向不同的細(xì)分市場，易加三維配套推出了不同的設(shè)備類型。由于目前3D打印細(xì)分市場的發(fā)展程度還不充分，易加三維的3D打印設(shè)備主要限于齒科機(jī)、模具機(jī)和航空航天機(jī)三大類。這意味著，3D打印行業(yè)正在走出靠售賣標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)器盈利的傳統(tǒng)模式，與產(chǎn)業(yè)鏈的中下游結(jié)合得更緊密。

這一商業(yè)模式的轉(zhuǎn)變并不只發(fā)生在國內(nèi)市場。Materialise是一家比利時(shí)軟件和3D打印服務(wù)提供商，其CEO在公司發(fā)布的2019年行業(yè)趨勢報(bào)告中稱，3D打印行業(yè)將由技術(shù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向應(yīng)用驅(qū)動(dòng)，投資人的焦點(diǎn)將不再是機(jī)器制造商，而是傾向于投資那些在特定領(lǐng)域應(yīng)用3D打印創(chuàng)造真正價(jià)值的公司和初創(chuàng)企業(yè)。

面向B端的3D打印產(chǎn)品可以輔助傳統(tǒng)制造業(yè)解決部分痛點(diǎn)，但難以實(shí)現(xiàn)高頻率購買，自然也就無法產(chǎn)生規(guī)模化效應(yīng)，降低成本。因此，近年來3D打印公司意識(shí)到，那些離消費(fèi)者更近的行業(yè)會(huì)更多地帶動(dòng)3D打印行業(yè)的發(fā)展，比如齒科。

易加三維近年來的服務(wù)對(duì)象之一就是齒科企業(yè)，從2019年該公司設(shè)備銷往的主要應(yīng)用領(lǐng)域來看，盡管航空航天類占了大頭，但齒科在內(nèi)的醫(yī)療需求也占到總銷量的25%。不論是醫(yī)生用來分析牙齒整形方案的“牙模”，還是直接用于患者的隱形矯治器，都可以利用3D打印技術(shù)，通過數(shù)據(jù)掃描的方式實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制。據(jù)馮濤介紹，這些齒科企業(yè)以私企為主，規(guī)模小，熱衷創(chuàng)新，3D打印技術(shù)可以幫助它們節(jié)省工序、人力等。

制造業(yè)巨頭的實(shí)踐

惠普是少數(shù)選擇長期投入在3D打印技術(shù)上的制造業(yè)巨頭之一?；萜沾饲霸诮邮苊襟w采訪時(shí)表示，避免像其他硬件公司一樣陷入云計(jì)算發(fā)展帶來的硬件銷售困境，是惠普進(jìn)入3D打印賽道的動(dòng)因之一。

早在2010年，惠普就曾與3D打印機(jī)廠商Stratasys合作，利用后者貼牌生產(chǎn)惠普的3D打印機(jī)。2014年，惠普公布其自主研發(fā)的“多射流熔融”（Multi Jet Fusion）技術(shù)，并于2016年將這項(xiàng)技術(shù)商業(yè)化。該技術(shù)脫胎于惠普平面打印的熱噴墨技術(shù)，其打印機(jī)有3個(gè)噴頭，共計(jì)3萬個(gè)噴嘴?；萜招Q，該技術(shù)可以將打印速度提升10倍，同時(shí)降低一半成本。

惠普2021年第一季度財(cái)報(bào)顯示，第一季度惠普的營收為156億美元，其中個(gè)人系統(tǒng)部門的收入達(dá)106億美元，主要包括筆記本電腦、臺(tái)式機(jī)和工作站等，其余50億美元來自打印部門，收入增長率為7%。

盡管財(cái)報(bào)并未具體披露3D打印業(yè)務(wù)的財(cái)務(wù)狀況，惠普總裁兼CEO Enrique Lores在財(cái)報(bào)電話會(huì)議上積極地表示：“在3D打印和工業(yè)圖形方面，我們將繼續(xù)在整個(gè)產(chǎn)品組合中創(chuàng)新，為未來的增長做好準(zhǔn)備。我們的客戶繼續(xù)將多射流熔融技術(shù)用于生產(chǎn)級(jí)輸出，我們發(fā)現(xiàn)整個(gè)客戶群中3D打印零件的數(shù)量增長了30%以上。”

惠普的3D打印技術(shù)也應(yīng)用在了醫(yī)療物資生產(chǎn)領(lǐng)域，這為全球新冠肺炎疫情防控提供了有效手段?！耙咔槠陂g，惠普在全球一共打印了400多萬個(gè)關(guān)鍵性醫(yī)療部件，比如重癥患者急需的呼吸機(jī)，我們用3D打印改善閥門設(shè)計(jì)，保證它的呼吸能力得到進(jìn)一步加強(qiáng)?！被萜諄喬叭毡镜貐^(qū)3D打印及數(shù)字化制造業(yè)務(wù)總經(jīng)理Alex Lalumiere稱，這類由3D打印生成醫(yī)療產(chǎn)品的路徑，很大程度上會(huì)逐步取代原有的車床沖壓加工方式。

2019年，惠普還與中國3D打印和數(shù)字化應(yīng)用解決方案提供商達(dá)成合作，在矯形與康復(fù)修復(fù)領(lǐng)域?yàn)榛颊咛峁└叨榷ㄖ苹?wù)。

尋求材料上的突破

材料被幾位受訪者一致視為制約行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。理論上，3D打印可以打出許多物品，但許多產(chǎn)品對(duì)材料的韌性和強(qiáng)度有著嚴(yán)苛要求，而當(dāng)下的合成材料技術(shù)并未達(dá)到生產(chǎn)者可以“為所欲為”的程度?，F(xiàn)有的3D打印材料通常適合打印復(fù)雜但柔軟的物品，當(dāng)產(chǎn)品在強(qiáng)度方面要求較高時(shí)，3D打印產(chǎn)品的力學(xué)結(jié)構(gòu)和功能性都要重新開發(fā)。在航空航天和汽車等對(duì)性能和質(zhì)量要求苛刻的行業(yè)，材料的重要性尤為凸顯。

許多國外的大公司都在3D打印材料研發(fā)上加快了腳步?！耙酝牧瞎?yīng)商對(duì)于開發(fā)3D打印新材料的熱情不高，因?yàn)樗鼈儫o法在商用的打印機(jī)上使用。現(xiàn)在，大型材料供應(yīng)商正表現(xiàn)出它們推動(dòng)3D打印技術(shù)發(fā)展的意愿，這也將促進(jìn)3D打印材料穩(wěn)步增長。”Materialise研發(fā)團(tuán)隊(duì)的材料專家Giovanni Vlemenckx表示。

畢業(yè)于清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院的姚志鋒在2016年創(chuàng)立了清鋒科技（LuxCreo）。截至目前，這家3D打印公司共獲得4輪融資，自主材料研發(fā)是其核心優(yōu)勢之一——基于材料研發(fā)的難度，這可能是國內(nèi)3D打印企業(yè)中為數(shù)不多的實(shí)踐案例。清鋒科技擁有具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的3D打印技術(shù)光固化材料，據(jù)悉，該技術(shù)最高能實(shí)現(xiàn)120cm/h的打印速度，較傳統(tǒng)3D打印速度提升近100倍。

為了實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，運(yùn)動(dòng)鞋是姚志鋒選擇落地的第一個(gè)3D打印應(yīng)用領(lǐng)域，這也是消費(fèi)級(jí)3D打印市場的代表。一直以來，因面臨工藝柔性高、鞋底制作復(fù)雜等問題，制鞋業(yè)遲遲無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。姚志鋒表示，按傳統(tǒng)制鞋工藝量產(chǎn)一款新的鞋子，往往要經(jīng)過設(shè)計(jì)、試樣修改、開模等多道工序，其中最難做的是鞋底——左右腳都要開模具，還得保證不脫膠，中間每一個(gè)環(huán)節(jié)都不能出錯(cuò)。

以自主研發(fā)的材料技術(shù)為突破口，清鋒科技通過掃描、數(shù)據(jù)輸入、自動(dòng)生成模型和液態(tài)樹脂感光固化成型等手段，可以快速完成產(chǎn)品生產(chǎn)。在3D打印運(yùn)動(dòng)鞋的研發(fā)過程中，清鋒科技負(fù)責(zé)鞋底的研發(fā)工作，剩下的批量生產(chǎn)流程由品牌方把控。

“一千雙鞋的訂單，如果不算返工，傳統(tǒng)開模生產(chǎn)全套碼數(shù)最快需要30至45天，我們一星期就可以交貨?！币χ句h舉出了直播賣貨的例子，為了保證發(fā)貨進(jìn)度，普通鞋廠在直播前就需按碼號(hào)生產(chǎn)出一定量的成品鞋，而3D打印技術(shù)省去了傳統(tǒng)制造過程中開模、鍛造、切割、零部件組裝等過程，出貨速度得以提升，公司還可以根據(jù)訂單量靈活調(diào)整出貨量。

有了數(shù)據(jù)支持，鞋底不同區(qū)域的軟硬程度、回彈和減震性能都可以實(shí)現(xiàn)定制化，這是傳統(tǒng)制鞋產(chǎn)業(yè)很難做到的。目前清鋒科技制鞋仍以標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)為主，按照姚志鋒的設(shè)想，下一階段，客戶只需要用手機(jī)APP采集腳型數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)匯總到公司云端，并轉(zhuǎn)化為3D打印的產(chǎn)品。“我們?cè)谥菩@一塊的終極目標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)大部分產(chǎn)品的定制化量產(chǎn)?！彼f。

美國3D打印公司Carbon是姚志鋒欣賞的同行之一，這家公司與阿迪達(dá)斯的合作曾引起廣泛關(guān)注。2018年，兩家公司合作生產(chǎn)了10萬雙名為Futurecraft 4D的3D打印鞋，每雙價(jià)格為人民幣2600元。事實(shí)上，早在Futurecraft 4D上市之前，耐克、安德瑪、New Balance等品牌在2016年左右均已開始推出帶有3D打印鞋中底的運(yùn)動(dòng)鞋，國內(nèi)廠商匹克、李寧也在嘗試用3D打印技術(shù)開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品。

（編輯 宦菁 huanjing0511@sohu.com）