指數級提升*D打印速度，長(cháng)朗科技推出全系*D打印機｜潛伏獨角獸

文｜潘瀟雨

編輯｜彭孝秋

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

*D打印又稱(chēng)為增材制造，隨著(zhù)技術(shù)不斷演進(jìn)，如今已經(jīng)能夠應用于航天、工業(yè)、醫療、生物等多種行業(yè)中。不過(guò)更能被大眾所感知的是，今年消費級*D打印機的發(fā)展格外矚目。

在海外眾籌平臺上，AnkerMake M*眾籌金額達到888萬(wàn)美元，登頂該平臺 *D 打印機歷史第一。而在今年消費級*D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(chǎng)，消費者對于消費級*D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*D打印的需求也在快速上漲。再疊加近年來(lái)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*D打印無(wú)疑就是這樣一個(gè)接口。

只不過(guò)，受制于使用門(mén)檻和消費成本的“雙高”問(wèn)題，*D打印機遲遲沒(méi)打開(kāi)C端的消費市場(chǎng)。

而如今，當越來(lái)越多玩家開(kāi)始投身于這一市場(chǎng)，消費級打印機的成本正在緩慢降低，從曾經(jīng)動(dòng)輒要上萬(wàn)元一臺，到現在已經(jīng)有大量千元甚至百元機型可以挑選。銷(xiāo)售價(jià)格的下降，也讓*D打印的市場(chǎng)滲透快速提升。另一方面，隨著(zhù)打印速度、*D建模等技術(shù)難題正在被逐一攻破，*D打印的操作門(mén)檻也在降低，這讓更多消費者能夠享受*D打印帶來(lái)的便捷操作。

盡管這些年消費級*D打印都在向降門(mén)檻的方向努力，但是距離其走進(jìn)普通消費者家庭仍存在諸多掣肘。其中，打印速度就是一個(gè)始終繞不過(guò)的問(wèn)題，動(dòng)輒幾十個(gè)小時(shí)的打印時(shí)間，還時(shí)不時(shí)需要檢查設備、噴頭等，都讓*D打印在使用時(shí)并沒(méi)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*D建模、調試等步驟，對于普通消費者來(lái)說(shuō)，仍存在一定使用門(mén)檻。也因此，近年來(lái)主推消費級的*D打印公司多致力于解決以上問(wèn)題。

近日，*6氪就在深圳發(fā)現了這樣一家*D打印公司——長(cháng)朗科技，先來(lái)看一組數據：其LCD光固化打印速度可以達到*0-80mm/h，FLAM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*0-60mm/h。

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(cháng)朗科技是如何實(shí)現快速打印的？

拆分來(lái)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(guò)將紫外線(xiàn)激光束逐點(diǎn)投影至光敏樹(shù)脂材料表面，使被曝光區域的樹(shù)脂薄層產(chǎn)生光聚合反應而固化，然后工作臺自上而下移動(dòng)逐層疊加掃描固化出成品。

由于每固化一層后，都需要移動(dòng)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。這就導致了一層厚度僅*0微米的打印面，前后需要超過(guò)10秒鐘的打印時(shí)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，在打印材料以及結構設計上同樣要下功夫。

在提升光固化打印速度上，美國公司Carbon早在201*年就進(jìn)行了探索，他們通過(guò)控制氧氣進(jìn)入的時(shí)間和劑量，使氧氣抑制部分區域樹(shù)脂固化，同時(shí)光線(xiàn)固化那些沒(méi)有暴露在氧氣里的區域。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(cháng)朗科技選擇了另辟蹊徑。通過(guò)改變紫外線(xiàn)的波段，從而影響樹(shù)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(dòng)狀態(tài)。

“相當于隔著(zhù)一層液體將材料固化，底板就可以持續上升，不用反復升降?！遍L(cháng)朗科技創(chuàng )始人兼CEO勞長(cháng)石說(shuō)。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)科的交叉應用。據了解，長(cháng)朗科技也申請這項技術(shù)的專(zhuān)利。

而對于FDM打印來(lái)說(shuō)，這也是目前市場(chǎng)上消費級*D打印機普遍采用的打印方式。在提升FDM打印速度上，現在主要存在兩類(lèi)主流的方法：其一是在結構上優(yōu)化，包括采用更輕的噴頭、優(yōu)化本身結構設計等，從而使噴頭快速移動(dòng)；另一種則是靠算法優(yōu)勢，通過(guò)算法補償出原有機器振動(dòng)的頻次，從而使噴頭減少自身的摩擦和振動(dòng)。

除了優(yōu)化結構、算法之外，長(cháng)朗科技還嘗試了一條更為困難的方法——路徑優(yōu)化。對于現有的FDM打印，噴頭運行的路線(xiàn)算法都已固定，但實(shí)際上面對不同物體形態(tài)時(shí)，普遍存在更短更優(yōu)的打印路徑。只不過(guò)，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(dòng)軌跡疊加，所以要讓這條路徑在三軸中都運動(dòng)最快，還要考慮電機和加速度問(wèn)題?！眲陂L(cháng)石告訴*6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(guò)算法補償這條路上不平整的地段使道路暢通?！?/p>

不過(guò)這一技術(shù)如今主要應用于工業(yè)領(lǐng)域，在消費領(lǐng)域應用甚少，一方面是算法本身難度極大，另一方面也是成本較高。而長(cháng)朗科技能夠有這樣的技術(shù)積累，也在于其在起家時(shí)就涉足了工業(yè)領(lǐng)域。

全系列*D打印矩陣

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

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

除了工業(yè)領(lǐng)域，2018年長(cháng)朗科技也開(kāi)始切入消費級打印機，同時(shí)推出了光固化與FDM打印機，上線(xiàn)海外kickstarter眾籌，目前，長(cháng)朗的消費級打印機主要通過(guò)亞馬遜平臺銷(xiāo)往海外。

值得一提的是，長(cháng)朗科技此前還收購了由*D打印開(kāi)源之父Adrian Bowyer博士創(chuàng )立的*D打印公司RepRapPro。并于2018年拿到了東方富海的A輪融資。

據勞長(cháng)石介紹，目前，長(cháng)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)級中應用于生物醫學(xué)的陶瓷*D打印機和金屬*D打印機等產(chǎn)品系列。

長(cháng)朗工業(yè)級*D打印機

除了硬件產(chǎn)品之外，長(cháng)朗科技也在*D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A(yíng)I深度學(xué)習技術(shù)識別單張圖像，還原物體*D形狀，目前這一軟件應用主要適用于人臉識別。

而能覆蓋如此全面的產(chǎn)品線(xiàn)，并且同時(shí)切入工業(yè)和消費，也在于長(cháng)朗的團隊優(yōu)勢：其創(chuàng )始人勞長(cháng)石是美國佐治亞理工學(xué)院材料工程博士、博士生導師，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*D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(cháng)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*0余篇。CTO何奕是麻省理工學(xué)院機械工程專(zhuān)業(yè)博士，清華大學(xué)化學(xué)專(zhuān)業(yè)碩士、學(xué)士，在*D打印系統集成、控制及算法開(kāi)發(fā)等方面積淀深厚，擁有發(fā)明專(zhuān)利26項。

近年來(lái)，隨著(zhù)*D打印行業(yè)快速發(fā)展，涌入賽道的玩家日益增多。在勞長(cháng)石看來(lái)，這也是行業(yè)長(cháng)期積累的成果?！靶袠I(yè)確實(shí)到了一個(gè)爆發(fā)點(diǎn)，海外這幾年的需求增長(cháng)讓消費級*D打印迎來(lái)了快速增長(cháng)點(diǎn)。而對于國內的智能制造來(lái)說(shuō)，*D打印也是必不可少的一環(huán)，未來(lái)存在極大的想象空間?！?/p>

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