金屬3D打印除了工廠也走進(jìn)辦公室

桌面金屬（DesktopMetal） 聯(lián)合創(chuàng)始人兼CTO Jonah Myerberg

3D 打印領(lǐng)域中，被評估市場成長性最高的就是金屬 3D 打印技術(shù)，在此領(lǐng)域能跟 GE、HP 巨頭們匹敵的一家初創(chuàng)公司，是與麻省理工學(xué)院有著深厚淵源的桌面金屬（Desktop Metal）。

這家公司成立2015 年，七 位聯(lián)合創(chuàng)始人中包括四名赫赫有名的麻省理工學(xué)院教授：材料科學(xué)系系主任 Christopher Schuh 和教授 Emanuel Sachs 都是該領(lǐng)域中的領(lǐng)軍人物，還包括麻省理工學(xué)院材料科學(xué)系科學(xué)家蔣業(yè)明教授（Yet-Ming Chiang）和機(jī)械工程學(xué)院副教授 A. John Hart。

近日，桌面金屬聯(lián)合創(chuàng)始人兼 CTO Jonah Myerberg 在接受 DT 君專訪時(shí)指出，過去幾年金屬 3D 打印市場呈現(xiàn)指數(shù)性成長，在 Production System 產(chǎn)品第一季開始出貨的推動下，2019 年業(yè)績將持續(xù)上升，“相信公司很快就會獲利?！彼f。Jonah Myerberg 甫結(jié)束在北京召開的 EmTech China 2019 全球新興科技峰會的演講行程后，桌面金屬隨即宣布了一項(xiàng)重要消息，剛剛完成了由大型私人企業(yè)科氏工業(yè)公司旗下的創(chuàng)投機(jī)構(gòu) Koch Disruptive Technologies 領(lǐng)投、金額 1.6 億美元的 E 輪融資，將用以推動金屬 3D 打印技術(shù)的持續(xù)發(fā)展、豐富產(chǎn)品路線圖、擴(kuò)大運(yùn)營規(guī)模，以滿足不斷增長的訂單需求。先前的投資方包括福特、寶馬、Alphabet 旗下的風(fēng)投基金 GV，以及工業(yè)巨頭通用電器（GE）的 GE Ventures 等。

有了這筆新融資讓桌面金屬的累計(jì)募資金額達(dá)到 4.38 億美元，成為 3D 打印領(lǐng)域有史以來募資金額最高的公司，其估值也達(dá)到了 15 億美元，根據(jù)美國時(shí)間 1 月 23 日收盤價(jià)計(jì)算，比 3D 打印上市公司 Stratasys 的市值 11 億美元（Stratasys 技術(shù)及專利以塑料成形為主），3D Systems 市值約 12 億美元（技術(shù)和專利以塑料成形占大宗，在金屬粉末制造成形也有相關(guān)專利），都要來得高。

值得一提的是，金屬 3D 打印技術(shù)曾入選《麻省理工科技評論》2018 年“全球十大突破性技術(shù)”（10 Breakthrough Technologies）。《麻省理工科技評論》關(guān)注到這一技術(shù)的原因，正是新型設(shè)備讓 3D 打印金屬零部件成為實(shí)用型技術(shù)，3D 金屬打印機(jī)實(shí)現(xiàn)了低成本快速金屬物體打印，“按需打印大型復(fù)雜金屬物體的能力將為制造業(yè)帶來變革”。Markforged、Desktop Metal、GE等是這一技術(shù)領(lǐng)域最值得關(guān)注的幾家公司。

金屬 3D 打印與 CNC 工法非競爭而是互補(bǔ)

3D 打印技術(shù)強(qiáng)調(diào)“加法”的增材制造思維，比傳統(tǒng)的減法制造模式有著更快速、成本較低、不浪費(fèi)資源的優(yōu)點(diǎn)，隨著技術(shù)發(fā)展超過 20 個(gè)年頭，使用者從過去的 Maker、愛好者走進(jìn)了工廠、辦公室，應(yīng)用的場景從打樣、原型（Prototyping）設(shè)計(jì)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，有一個(gè)很重要的風(fēng)向是打印的材料從塑料，轉(zhuǎn)為更看重具有高商業(yè)潛力的金屬。

提到金屬制造、金屬零部件制造領(lǐng)域，傳統(tǒng)的工法有許多，包括沖壓（Stamping）、鍛造（Casting）、金屬射出成形（Metal Injection Molding）等，業(yè)者采購 CNC 機(jī)臺設(shè)備來進(jìn)行加工，但 CNC 機(jī)臺價(jià)格昂貴，而且全球可提供高規(guī) CNC 機(jī)臺的廠商家數(shù)并不多。另外，制作的品質(zhì)其實(shí)相當(dāng)倚賴?yán)蠋煾档膶I(yè)及經(jīng)驗(yàn)值，因此，當(dāng)金屬 3D 打印逐漸成熟，有些人認(rèn)為有可能取代傳統(tǒng)的 CNC 制造工法。

不過，盡管是投身 3D 打印技術(shù)的 Jonah Myerberg 并不認(rèn)同上述看法，他認(rèn)為，目前在 CNC 領(lǐng)域很多人都有這種緊張的情緒，認(rèn)為未來金屬 3D 打印會代替 CNC，成為業(yè)界的主流。實(shí)際上，恰恰相反，CNC 等傳統(tǒng)金屬制造和金屬 3D 打印是一種互補(bǔ)合作的關(guān)系，CNC 用的是大塊金屬的切削，為減法制程，金屬 3D 打印采用金屬粉末，是做加法，兩者并用，才能提高未來金屬制造業(yè)的靈活度?！拔覀冋幱跀?shù)字世界和實(shí)體世界的交匯點(diǎn)，像是工業(yè) 4.0、先進(jìn)制造，有很多的數(shù)字檔案，金屬 3D 打印可以生產(chǎn)很復(fù)雜的零件，再由 CNC 進(jìn)一步處理完成，讓產(chǎn)品達(dá)到非常高精度”。

金屬 3D 打印技術(shù)繁多，哪種才是主流？

金屬 3D 打印領(lǐng)域有很多不同的技術(shù)，較常聽聞的是金屬粉末床熔合（PBF，Powder Bed Fusion）、黏著劑噴射成型（Binder Jetting），其他還有鐳射金屬沉積（LMD，Laser Metal Deposition）等。

Jonah Myerberg 指出，過去 20 年，金屬 3D 打印主流技術(shù)為 PBF，鋪一層金屬粉末，再利用激光燒熔該層圖案，鋪一層再燒一層，一層一層燒融堆疊成型，過去 PBF 主要是一些大公司和行業(yè)在使用，比如航天、大型重機(jī)、醫(yī)療行業(yè)，打印出高質(zhì)量的金屬部件?！暗?，目前來看，行業(yè)的技術(shù)主流正在發(fā)生改變，越來越多人使用 Binder Jetting 及結(jié)合金屬沉積（BMD，Bound Metal Deposition）技術(shù)，有三大原因：這兩種技術(shù)是業(yè)界目前為止速度最快，不使用激光，所以危險(xiǎn)系數(shù)最小，成本也低的技術(shù)，”他強(qiáng)調(diào)。

金屬3D 打印

桌面金屬打印的螺母和螺栓。這兩個(gè)零件展示了該公司的3D 打印技術(shù)可以制造具有嚴(yán)格公差要求的零件

過去金屬 3D 打印主要使用激光技術(shù)，最開始是單束激光，把圖案分層在每一層上，單一激光就會一行一行進(jìn)行打印。隨著技術(shù)的發(fā)展，激光數(shù)量變成雙束激光交叉打印，后來有了 四束、八束激光，通過多束激光的交叉互補(bǔ)，共同打印這一層的樣式或圖案，一層打完之后，再打下一層。但是，現(xiàn)在的 Binder Jetting 不用激光，采用的是噴頭，Binder Jetting 設(shè)備上有一個(gè)噴頭，噴頭上有噴嘴，就像家用的噴墨打印機(jī)一樣，而桌面金屬基于 Binder Jetting 加以優(yōu)化開發(fā)出一個(gè)名為單通道噴射（SPJ，Single Pass Jetting）的技術(shù)，在單通道上有多個(gè)噴頭，每個(gè)噴頭上又搭建了數(shù)千個(gè)噴嘴，每一秒會留下數(shù)十億級的金屬粉，進(jìn)而打印出圖案，“激光相對來說是以分鐘為單位，但 SPJ 則以秒為單位，這就是為什么可以達(dá)到更快速的原因”。

BMD 則是通過擠出粉末填充的熱塑性介質(zhì)來構(gòu)造金屬部件，利用蠟和聚合物粘合劑把金屬粉末制成金屬棒，把金屬棒加熱，并擠到制作板上，逐層成形。當(dāng)打印完成后，通過去毛刺工藝除去粘合劑，然后燒結(jié)。他認(rèn)為，Binder Jetting 和 BMD 正為金屬 3D 打印打開更廣泛的場景應(yīng)用，現(xiàn)在不限于付得起大錢的公司才能使用，小的開發(fā)公司也負(fù)擔(dān)得起金屬 3D 打印的設(shè)備。目前桌面金屬有兩大產(chǎn)品線：Studio System 和 Production System，前者的核心技術(shù)為 BMD，適用于辦公室、設(shè)計(jì)桌上的金屬 3D 打印系統(tǒng);后者則是采用 SPJ 技術(shù)，鎖定高分辨率的金屬零部件批量生產(chǎn)。

新機(jī)會正到來：汽車、消費(fèi)電子行業(yè)

正因?yàn)榻饘?3D 打印不再只是限于航太、醫(yī)療，很多新場景現(xiàn)在都可以使用，推升市場需求大幅提高，桌面金屬正鎖定幾個(gè)新市場，首先是汽車，“過去汽車行業(yè)一直在等待金屬 3D 打印價(jià)格下降，且能夠量產(chǎn)的一個(gè)契機(jī)，現(xiàn)在金屬 3D 打印行業(yè)基本上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這樣的結(jié)果?！?/p>

另一個(gè)行業(yè)則是消費(fèi)電子行業(yè)，產(chǎn)品里頭其實(shí)使用了大量的金屬零部件，比如現(xiàn)在高規(guī)或高精密的產(chǎn)品電子消費(fèi)產(chǎn)品會使用一體成型的不銹鋼、鋁合金等機(jī)構(gòu)件，以往都是使用 CNC 工法，但是成本也非常高，舉例來說，蘋果就是一家熱衷使用 CNC 金屬技術(shù)的公司，從 Macbook、iPad 的鋁合金機(jī)殼，到 iPhone 的不銹鋼邊框，甚至是看不到的軸承等零部件，都是靠 CNC 機(jī)臺切削金屬塊、打磨出來的。Jonah Myerberg 表示，現(xiàn)在金屬 3D 打印價(jià)格較低，已經(jīng)可以大規(guī)模量產(chǎn)不銹鋼物件，而且對于相當(dāng)硬的金屬材質(zhì)，使用 CNC 機(jī)臺切削有時(shí)往往傷害到刀具，導(dǎo)致刀具斷裂等，金屬 3D 打印則沒有這種問題。這其實(shí)就是金屬 3D 打印的一大優(yōu)勢，它不僅能打印零件，還可以打印制造零件的設(shè)備或模具，如 CNC 切削式的金屬制造方式，選擇金屬時(shí)往往得較小心，堅(jiān)硬的金屬會對本身的機(jī)械造成很大的損傷，那么，對企業(yè)來說，內(nèi)部機(jī)械的修補(bǔ)或維修就會造成成本損失。金屬 3D 打印使用金屬粉末，就不需要考慮這種問題，無論是多硬還有多軟的金屬都可以做，也可以制作比零部件還要堅(jiān)硬的金屬模具。

既然金屬 3D 打印的優(yōu)點(diǎn)不少，為什么目前仍是相對少數(shù)，除了技術(shù)本身還在不斷進(jìn)化之外，例如需要速度更快的工法，另一個(gè)原因就是金屬粉末的價(jià)格還是很高，面對這個(gè)問題，Jonah Myerberg 倒是樂觀看待，“成本高來自于量小，過去沒有太多應(yīng)用的場景，所以價(jià)格高。隨著未來應(yīng)用場景越來越多，需求量增加，金屬粉的制造也會越來越多，價(jià)格自然會降下去。”目前每一年金屬制造業(yè)的全球產(chǎn)值高達(dá)數(shù)萬億（multi-trillion）美元，金屬部件也是一個(gè)萬億美元級別的市場，在不少國家里金屬部件的生產(chǎn)占國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）很大的份額。他也預(yù)估，金屬 3D 打印將占整個(gè)金屬制造業(yè)超過兩位數(shù)的份額。

桌面金屬在 3D 打印領(lǐng)域已具備高知名度，外界對其賣出了多少臺設(shè)備總是感到很好奇，面對 DT 君提問是否可以分享銷量或目標(biāo)，Jonah Myerberg 以“無法透露”婉拒了回答，但他表示，在 2018 年他們的銷售數(shù)據(jù)非常好，2019 年看到很大成長性，不少客戶等著設(shè)備交付，“前景非常明朗，相信公司很快就能獲利”。

在金屬 3D 打印領(lǐng)域除了不少的初創(chuàng)公司，還有一些行業(yè)巨頭也對此技術(shù)興致勃勃，像是 HP 在去年推出了金屬 3D 打印機(jī) HP Metal Jet，采用 Binder Jetting 技術(shù)，另外，投資桌面金屬的 GE 也利用金屬 3D 打印來生產(chǎn)航空零部件。Jonah Myerberg 認(rèn)為，行業(yè)的競爭不會是個(gè)問題，因?yàn)槭袌龅那熬胺浅４?，“完全可以融下我們?nèi)夜尽?，GE 在金屬 3D 打印方面使用 Binder Jetting 的技術(shù)，桌面金屬也使用相關(guān)技術(shù)，但是，隨著對市場的調(diào)研和技術(shù)研發(fā)，桌面金屬開發(fā)出 SPJ 技術(shù)，提供更快速、價(jià)格更低的優(yōu)勢，而且制造出來的成品分辨率更高，“因此事實(shí)上 GE 和 HP 內(nèi)部也在與桌面金屬合作 SPJ 技術(shù)”?！拔磥頃懈嗟木揞^出現(xiàn)，也會有其他更快、更好的新技術(shù)問世，不僅是 PBF、Binder Jetting 或 BDM，但是，金屬 3D 打印需求是指數(shù)性上升，用戶的需求將大于供給量?！彼f。

回顧 3D 打印的發(fā)展，以前塑料 3D 打印都是由工廠里的大型機(jī)械完成的，“在過去 20 年，最成功的一件事情就是將塑料材料的 3D 打印帶到了辦公室”，塑料 3D 打印機(jī)變小，走進(jìn)商店里就可買到，用戶拿回家或辦公室進(jìn)行設(shè)計(jì)，接著 3D 打印出來。而桌面金屬的愿景就是“希望金屬 3D 打印也和塑料打印一樣，走進(jìn)工程師、設(shè)計(jì)師的家里和辦公桌上，讓他們即設(shè)計(jì)即生產(chǎn)，通過我們金屬 3D 打印工具所打印出來的金屬部件，不僅僅看上去、摸上去像，功能上也跟真正的金屬部件一樣?！彼f。（摘自美《深科技》）（編輯/華生）