1.4.1-國內外光固化3D打印科研狀況-基于DLP技術的光固化3D打印設備研制

 

    光固化3D打印機打印速度慢、材料價格貴始終是被行業和客戶詬病的問題，帶來的直接結果便是制造效率低，時間成本高，很難用于批量生產。倘若3D打印機的速度能夠顯現指數級的加強，那樣對3D打印行業和各應用行業是顛覆性的。

序號

廠商

國家

技術種類

網站

1

Carbon

美國

CLIP/DLS

https://www.carbon3d.com

2

EnvisionTEC

德國

DLP/cDLM

https://envisiontec.com

3

3D Systems

美國

SLA

https://www.3dsystems.com

4

Prodways

法國

DLP

https://www.prodways.com/en/

5

聯泰科技

中國·上海

SLA/DLP

http://www.uniontech3d.cn

6

清峰時代

中國·北京

DLP/LEAP?

http://www.luxcreo.com/?3d-fab.net

7

中瑞科技

中國·蘇州

SLA

http://www.zero-tek.com/cn/index.html

8

金達雷（UNIZ）

中國·北京

LCD

https://www.uniz.com/cn_zh/

9

上海普利生

中國·上海

LCD

http://www.prismlab.com

10

塑成科技

中國·北京

DLP

http://www.revolaboratories.com

11

大族激光

中國·深圳

SLM/DLP

https://www.hanslaser.com

12

魔方精細

中國·深圳

DLP

http://www.bmftec.cn/

14

廣州黑格

中國·廣州

DLP+

https://www.heygears.com/

廠商

Carbon

EnvisionTEC

B9Creations

3D Systems

Nexa3D

清峰時代

Uniz

上海普利生

機型

M2

Micro Plus cDLM

B9 Core 550

模塊化Figure4 Production

NXE400

TnX系列

Slash Plus UDP

Rapid600

Z軸打印速度

500mm/h

80mm/h

25~100mmh

100mm/h

600mm/h

1200mm/h

1200mm/h

18~20mm/h

樹脂生產速度

11600cc/h

15分鐘可打印80顆牙齒臨時冠

/

15分鐘打印20~30個牙冠

/

鏤空打印件達到20000cc/h

1500g/h

打印幅面

189*118*326mm

180*101*85mm

96*54*127mm

124.8*70.2*348mm

加工體積達16L，XY掃描LCD 4K

192*120*200mm

576*324*580mm

技術類型

CLIP/DLS-連續液面揭發

cDLM-連續數字光制造

DLP

設備人和自動化技術

LSPc-潤滑油子層光固化技術

LEAP

UDP單向剝離技術

DLP/LCD

市場狀況

租賃、需要多

在售

在售

在售

在售

未售

/

在售

Z軸速度排名

4

6

7

5

3

1

1

8

雖然全世界3D打印機廠商都在朝著這個方向突破，然則2015年，美國Carbon機構在光固化成型工藝上率先取得突破性發展，其開發出了連續液界面3D打印技術（CLIP），比傳統的3D打印機的打印速度快25-100倍，在世界范圍內導致巨大的關注并登錄《science》雜志封面。運用這項技術，物體能夠在幾分鐘之內打印完成，而再也不需要幾個小時。

隨后Carbon機構在資本市場受到極重的認可，2019年6月完成E輪融資2.6億美金，估值則達到了24億美元。

序號

融資時間

輪次

融資金額

1

2015.3

A+B

4100萬美金

2

2015.4

A+B

1000萬美金

3

2015.8

C

1億美金

4

2016.9

C

8100萬美金

5

2017.12

D

2億美金

6

2019.6

E

2.6億美金

美國的 Carbon3D 機構于 2015 年推出了基于 CLIP 技術的連續成型 3D 打印設備。這項技術剛推出的時候命名為CLIP（Countinuous Liquid Interface Production）連續液面生產，日前已然更名為DLS（Digital Light Synthesis）數字光處理技術。全部 3D 打印過程連續無停頓。這項技術的核心是“利用一層透氧膜，隔離光敏樹脂液體和空氣中的氧氣，實現高速、連續的3D打印成型”。

2018年，Carbon與阿迪達斯合作，經過數字光合技術創造高性能鞋的規模化生產。之前，阿迪達斯制造單個鞋中底需要90分鐘，而經過Carbon的DLS技術，則只需要20分鐘上下。

    Carbon機構重點的客戶包含：阿迪達斯、NASA、蘭博基尼、福特汽車、路特斯跑車、Ramaco、Riddell、CIDEAS、Sculpteo、The Technology House、WestStar Precision等。

CLIP原理演示

德國EnvisionTEC是全世界范圍內非常專業的一家光固化3D打印機廠商，創立于2002年，持有領先的商場DLP打印技術。當前供給40多款基于6種區別技術的打印機，用于按照數字設計文件打印實物。先進的3D打印機應用范圍廣泛，適用于醫療、專業和工業市場，可供給卓越的精度、表面光潔度、功能性和速度。EnvisionTEC的知識產權包含100多項待決和授權專利和70種專利材料。其亦推出了高速光固化3D打印機Micro Plus cDLM。

cDLM（Continuous Digital Light Manufacturing，意為連續數字光制造）是德國EnvisionTEC機構的專利3D打印技術，該技術非常適用于制品研發設計的快速驗證，打印整盤模型可在15-30分鐘內完成，非常適用于設計工作室、院校、珠寶門店以及關聯珠寶行業需要在極短期內完成設計模型的環境下，打印品質不會由于速度快而丟失。

Micro Plus cDLM的3D打印速度為Z軸每英寸10~20分鐘，其最大3D打印尺寸為45.4×28.5×75毫米。日前，EnvisionTEC已然覆蓋全世界66個國家，營銷3D打印機超過5000臺，員工超過200人。EnvisionTEC有多款材料在中國拿到了CFDA認證，能夠用于醫療行業。

EnvisionTEC 3D打印機

3D Systems是SLA光固化技術的發明人，全世界SLA的龍頭機構，2016年， 3D Systems展示了其革命性的大規模高速樹脂3D打印系統Figure 4。此系統融合了設備人和自動化技術，生產效率要遠高于普通的樹脂3D打印系統（速度快50倍），乃至能與傳統的注塑工藝一較高下。

Figure 4的制造速度非常快！倘若按單個件的制造速度來計算，注塑的平均速度為6秒/個，而這套3D Systems的系統能夠達到7秒/個，速度幾乎能夠與注塑相媲美。另一一個重要的特點是，這套系統同期制造的所有零件都是個性的，上面的螺紋都不同樣，而不像模具只能制造完全相同的零件。

法國Prodways曾經是法國工業集團GroupeGorge旗下的子機構。2017年5月，Prodways經過IPO獨立，在巴黎證交所上市。Prodways上市后收購了AvenAo集團旗下的工業設備供應商AvenAoIndustrie，以及醫療設備制造商Interson-Protac，經過一系列的整合，持續加強對產業鏈的掌控能力。

在2008年，基于3D打印機的應用上，他發明了移動數字光處理技術（MOVINGLight technology），并基于此推出了DLP系列3D打印機：L-series和V-series。

MOVINGLight技術，是一種數字化處理（DLP）技術路線。365nm的UV LED能夠使更廣范疇的高性能的樹脂感光，能夠固化SLA用環氧樹脂（Epoxy）和DLP用丙烯酸酯樹脂（Acrylates）以及各類混合材料。這種技術能夠制造兩大類材料：功能樹脂和陶瓷。在陶瓷材料的應用上，Prodways專注于功能陶瓷材料（Technical Ceramic）的制備。

MovingLight技術

清鋒時代（清鋒科技）是國內比較早從事高速光固化3D打印技術開發的機構，亦是國內當前最受資本追捧的創業項目之一。2017年底得到來自北極光創投和元始資本千萬級的天使投資，2018年7月清鋒科技3D-FAB已完成數5000萬元Pre-A輪融資，這輪融資由順為資本領投，北極光創投、復星國際跟投。2019年，清鋒時代得到新的投資。

在商場模式方面，極速3D打印經過賦能制鞋廠家，目的在2024年達成5000萬雙定制化鞋底的產能。同期，將整合一整套可標準化復制的生產服務體系，這套服務體系不僅能應用在制鞋行業，將來還將應用在醫療、家居、汽車等其他行業。

團隊方面，大部分創始成員來自關聯技術開發行業。日前員工規模70人，其中有60%負責技術開發，分布在北京、寧波、臺北、美國硅谷等地。日前已申請53項專利，并斬獲多項創新創業大獎。創始人姚志鋒畢業于清華大學雕塑系，是3D打印技術的二次創業者，有近10年的技術探求和管理經驗。

    

清鋒時代的高速打印機技術被命名為：極速3D打印"LEAP?"技術（Light Enabled Additive Production Technology），極速3D打印“LEAP?”技術，相較傳統3D打印技術而言，不需要層層疊加構成三維物件，是經過一種“生長”的方式快速成型。這一技術基于Bottom-up DLP，最高打印速度達到到120cm/h，且能適用多種區別材料，真正能夠實現批量化定制生產。

UNIZ由李厚民創立于美國加州，2012年在北京設立機構，先后在深圳、廣西投資建廠，并在荷蘭創立子機構，業務覆蓋中國、歐洲、美洲、大洋洲、東南亞等地區。（出口為主）

    2016年，自主開發的專業級超高速光固化3D打印機SLASH系列在眾籌平臺Kickstarter上線，得到57萬美元預售訂單。日前UNIZ有6款光固化3D打印機，均為LCD光源的設備。

UNIZ在CES 2019大會上，推出了其最新的，速度達到1200毫米/小時的高精度3D打印機系列 - SLASH 2和SLASH 2J。

    2015年，UNIZ得到數百萬美元天使投資，天使投資人成從武一度做為聯合創始人參與UNIZ的創立。2017年，UNIZ得到A輪融資4500 萬人民幣，由德聯資本領投，高德地圖創始人成從武，以及其他公司跟投。   

李厚民本科畢業于清華大學，在美國奧本大學攻讀高分子專業博士。這里之前，他已然拿到美國南加州大學材料學碩士學位、奧本大學的電子與計算機學碩士學位，和高分子學碩士學位。

日前UNIZ設備可打印的材料體系包含：zDental Model沙黃樹脂、zABS Amber樹脂、zENG Amber樹脂、zWax Purple、zSG Amber、zUDP ORANGE、zABS-GRAY、zABS-GREEN、zABS-IVORY、zABS-WHITE、zOrtho GRAY、zPMMA CLEAR、zUDP GRAY、zWAX AMBER

上海普利生的LCD光固化設備，在Z軸方向的打印速度并無Carbon等機構這么快，然則其設備X、Y軸的成型面積大，因此能夠一次打印更加多的部件。普利生·銳打600具備超大面陣揭發：成型尺寸達到580*325*580mm，擁有強大的輸出效率：每小時輸出量超過1500g。

上海普利生以前是一家傳統的制造企業，2013年機構起始利用自己在感光行業的技術優良和感光設備研發、生產的經驗，成功研發了擁有原創性完全知識產權的Prismlab Rapid系列SMS工藝（LCD光源）的3D快速成型設備和配套光固化樹脂，擁有成型速度快、精度高、尺寸大的特點，已具備批量生產的能力。

普利生的初期投資者是上海曼恒（VR行業的新三板掛牌機構），2018年11月，普利生得到數千萬元戰略投資，世界化工巨頭德國BASF領投，世界500強企業沙特基本工業跟投。

    日前普利生將不少精力投入到齒科應用服務方面，亦便是3D打印隱形牙套的生產上。另一，普利生做為牽頭單位承擔了科技部《納米結構增材制造工藝與裝備》重點專項。該項目中央財政經費撥款1739萬元，項目實施周期為3年。

塑成科技最早是一家光敏樹脂材料開發生產的企業，2018年初得到北京金    科創投、齊河意谷等合投的600萬元天使投資，2019年1月完成A輪兩千萬融資，投資方為某國資背景基金。

    塑成的創始人博爾金海倫讀博士時期與Carbon的CEO是同一個導師，因此呢塑成亦在朝著Carbon的方向發展，2018年亦推出高速的光固化3D打印機，并在運動鞋方面與必邁體育合作試樣。

數字光子制造技術 ( DIGITAL PHOTONIC MANUFACTURING ) 依靠的是塑成科技 Revo 開創性的雙重固化制造工藝和可編程液態樹脂。傳統的光固化 3D 打印方式一般制造出來易碎易壞的制品。依靠咱們在材料中運用了熱激活的可編程化學，克服了傳統 3D 打印材料上的缺陷。這使得咱們能夠 3D 打印出來工程級別機械性能的高精細度的制品。

光固化成型 + 熱熟化定性 = 工程級別機械性能的高精細度的制品

光固化成型

Type E + 運用 Revo 研發的精細算法嚴控光固化反應進程。Type E + 將數字光圖像不間斷的投射至裝有可編程樹脂的料槽，與此同期，料槽上方的成型平臺依據材料特性進行精細計算并輸出穩定的提高速度指令，在這個過程中，料槽中被光子輻射的樹脂由液體變為固體，實現 3D 打印三位一體的光固化成型。

熱熟化定性

Type E + 運用 Revo 研發的熱熟化定性技術激活成型制品內在的熱化學反應。Type E + 按照材料特性計算加熱溫度與時間，利用 AI 編程精細催化成型制品內部分子的連續化學反應，實現性能優異且穩定的最后制品。

    

    2016年12月，上市機構大族激光（股票代碼002008）發布信息叫作大族激光開發出國內首臺能夠從光敏樹脂中快速生長出制品（連續液界面制造（CLIP）技術）的3D打印機。但在隨后的始終沒見到該設備的展出和報告。此項目亦基本擱置。

微納米尺度3D打印是日前全世界最前沿的先進制造行業之一，其精度能達到細觀、微觀和納觀(即十億分之一米)級別，這一特性就使微納3D打印能批量復制微小結構，并制造出真正處在微觀級別的器件，這些器件在細節和精度上效果更好。

摩方的微納3D打印技術還被《麻省理工科技評論》列為2015年全世界10大顛    覆性技術突破第二名，亦是該行業公認的全世界4支前沿團隊中獨一的華人團隊。跟隨項目同期落戶無錫的還有摩方機構近40人的開發團隊，其中博士近20名魔方材料科技在無錫的分部——無錫魔方精細科技有限機構，18年在無錫落戶不久后就和世界500強企業之一的美國強生展開了合作。

不僅如此，機構由于微納尺度3D打印技術的日趨完善，還吸引了眾多其他國內外知名企業、院校及研究公司的關注，并且廣泛應用在眾多超精細加工和先進制造行業。

    2015年畢業于北京大學，得到材料科學博士學位。博士時期重點科研重點從事低維半導體材料（石墨烯、碳納米管等）、相變材料、鋰電池材料、磁性材料及壓電材料的科研。

發布SCI收錄的研究論文9篇，合作文案若干，單篇引用過100文案3篇。2013-2014年以拜訪學者的身份在韓國成均館大學開展能源材料行業的科研。

    曾任深圳光啟高等理工科研院組織發展總監。2018年加入摩方精細科技機構，任機構副總經理，從事微納結構高精度3D打印器件的開發及應用推廣工作。

闞敏博士

HeyGears Tech（黑格科技），是一家以3D打印應用和數字化智能制造技術為核心的科技創新驅動型機構。由來自于美國公立常春藤UIUC工程學院的團隊創辦?？偛孔溆趶V州。

2016年首發高精度3D打印系統Ultracraft。2017年被美國權威商場雜志快機構評為最佳創新50強，系該榜單中獨一一家3D打印機構。2018年首發Ultra-NET設備集群化管理系統和Ultra-HUB人工智能數據中心。

    UltraCraft、Ultra-NET和Ultra-HUB結合UltraPrint（高分子新材料）打通M-B-C，從“數字化生產”到“去規?；绷闶鄣男滦?D打印應用場景。從設計，智造到模式貫穿醫療、消費、電子等多個行業。

2018年，黑格智能完成3.25億元融資，作為3D打印創業機構中的佼佼者。

    2019年TCT展會，搭載4K分辨率工業級光學引擎HeyGears Ultracraft A3工業級3D打印機與超大幅面工業級3D成型系統HeyGears Ultracraft M-OS（以下簡叫作M-OS）全世界首發，聯袂亮相2019 TCT亞洲展覽會。

【總結】

在應用方向上，日前各家主推的行業為牙科醫療行業以及珠寶制造行業。按照 IDC 發布的數據，3D 行業 70%的營銷額來自于工業設備的營銷和應用，這亦是去年底全世界巨頭 3D SYSTEM 宣布退出桌面 3D 打印行業的原由，按照惠普去年發布的信息，叫作她們亦將在將來將工業級的噴墨 3D 打印機推向市場，并不觸及桌面級 3D 打印機的市場，由此看來工業 3D 打印機無論從技術需求和市場價值都要高于桌面設備，桌面 3D 打印龍頭切入工業設備亦是情理之中的事了。

在普華永道的調研報告中表示，在美國市場中，31.4%的用戶僅將 3D 打印技術應用于快速原型制造，其中 17.4%的用戶仍在探索應該怎么樣運用 3D 打印技術，而有 2.5%的用戶已然起始運用 3D 打印技術制造有些運用傳統技術沒法制造出來的制品。有三分之二的制造企業已然應用了 3D 打印技術，大都數調研用戶認為將來 3-5 年將會有 50%的制造業同行引入 3D 打印技術。從以上結果中不難曉得，3D 打印技術在將來的幾年內會得到更加廣泛的應用。

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