指数级提升3D打印速度，长朗科技推出全系3D打印机｜潜伏独角兽

公众号新闻

2022-12-30 10:12

路径优化能极大提升打印速度，却极少有人胜任这种算法。

文｜潘潇雨

编辑｜彭孝秋

来源｜硬氪（ID：south_36kr)

封面来源｜IC photo

回望今年的一级市场，能够被确定的投资方向并不多，而3D打印这一赛道却逆势浮现。

3D打印又称为增材制造，随着技术不断演进，如今已经能够应用于航天、工业、医疗、生物等多种行业中。不过更能被大众所感知的是，今年消费级3D打印机的发展格外瞩目。

在海外众筹平台上，AnkerMake M5众筹金额达到888万美元，登顶该平台 3D 打印机历史第一。而在今年消费级3D打印公司胜马优创、魔芯科技也先后获得小米、德石等资方押注。

在海外市场，消费者对于消费级3D打印机的需求正在快速上升。除了原有的极客、创客群体，普通家庭对于3D打印的需求也在快速上涨。再叠加近年来元宇宙、XR等概念爆火，人们对于链接物理世界与虚拟世界的想象正在快速萌发，而3D打印无疑就是这样一个接口。

只不过，受制于使用门槛和消费成本的“双高”问题，3D打印机迟迟没打开C端的消费市场。

而如今，当越来越多玩家开始投身于这一市场，消费级打印机的成本正在缓慢降低，从曾经动辄要上万元一台，到现在已经有大量千元甚至百元机型可以挑选。销售价格的下降，也让3D打印的市场渗透快速提升。另一方面，随着打印速度、3D建模等技术难题正在被逐一攻破，3D打印的操作门槛也在降低，这让更多消费者能够享受3D打印带来的便捷操作。

尽管这些年消费级3D打印都在向降门槛的方向努力，但是距离其走进普通消费者家庭仍存在诸多掣肘。其中，打印速度就是一个始终绕不过的问题，动辄几十个小时的打印时间，还时不时需要检查设备、喷头等，都让3D打印在使用时并没有想象中的“丝滑”。

虽然如今打印机大多不需要玩家们自己拼装，但是在操作上仍免不了3D建模、调试等步骤，对于普通消费者来说，仍存在一定使用门槛。也因此，近年来主推消费级的3D打印公司多致力于解决以上问题。

近日，36氪就在深圳发现了这样一家3D打印公司——长朗科技，先来看一组数据：其LCD光固化打印速度可以达到70-80mm/h，FLAM打印速度可以做到2000mm/h，要知道原先消费级的光固化速度也仅有50-60mm/h。

快速打印的奥秘

面对打印速度这一巨大的技术鸿沟，长朗科技是如何实现快速打印的？

拆分来看，首先是其光固化产品。不论是LCD光固化还是FDM打印，都需要先将打印模型“切片”，然后根据切片一层一层打印出所需物体。其中LCD光固化的原理是通过将紫外线激光束逐点投影至光敏树脂材料表面，使被曝光区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，然后工作台自上而下移动逐层叠加扫描固化出成品。

由于每固化一层后，都需要移动底板，避免制件与透光板粘在一起，因此每固化一层都需要升降底板。这就导致了一层厚度仅50微米的打印面，前后需要超过10秒钟的打印时间。所以想要提升光固化的打印速度，不仅需要在光学上做文章，在打印材料以及结构设计上同样要下功夫。

在提升光固化打印速度上，美国公司Carbon早在2015年就进行了探索，他们通过控制氧气进入的时间和剂量，使氧气抑制部分区域树脂固化，同时光线固化那些没有暴露在氧气里的区域。这一操作对提升光固化打印速度起到了质变效果。

不同于Carbon的技术路径，长朗科技选择了另辟蹊径。通过改变紫外线的波段，从而影响树脂材料形态，使其能够在打印的接触面上保持一种超流动状态。

“相当于隔着一层液体将材料固化，底板就可以持续上升，不用反复升降。”长朗科技创始人兼CEO劳长石说。而要让材料保持超流体状态，涵盖了物理、化学、光学、材料等不同学科的交叉应用。据了解，长朗科技也申请这项技术的专利。

而对于FDM打印来说，这也是目前市场上消费级3D打印机普遍采用的打印方式。在提升FDM打印速度上，现在主要存在两类主流的方法：其一是在结构上优化，包括采用更轻的喷头、优化本身结构设计等，从而使喷头快速移动；另一种则是靠算法优势，通过算法补偿出原有机器振动的频次，从而使喷头减少自身的摩擦和振动。

除了优化结构、算法之外，长朗科技还尝试了一条更为困难的方法——路径优化。对于现有的FDM打印，喷头运行的路线算法都已固定，但实际上面对不同物体形态时，普遍存在更短更优的打印路径。只不过，由于不同物体都需要重新计算一遍，路径优化的方式尽管能极大提升打印速度，却极少有人能胜任这种算法。

“这是xyz三轴的运动轨迹叠加，所以要让这条路径在三轴中都运动最快，还要考虑电机和加速度问题。”劳长石告诉36氪。“这就相当于在驾驶中，靠路径优化先选好一条到目的地的最优解，然后通过算法补偿这条路上不平整的地段使道路畅通。”

不过这一技术如今主要应用于工业领域，在消费领域应用甚少，一方面是算法本身难度极大，另一方面也是成本较高。而长朗科技能够有这样的技术积累，也在于其在起家时就涉足了工业领域。

全系列3D打印矩阵

长朗科技成立于2016年，当时正是国内消费级3D打印机发展初期、遍地开花的阶段，只不过那时候的企业更多还停留在靠组装3D打印机为生的阶段。而在出海这件事上，也多以向海外倒卖组件或是攒好的机器为主。也因此，长朗科技选择先切入工业领域。

目前，其应用于工业级的3D打印机，已经可以通过打印耐高温的金属或陶瓷材料，来打印核聚变反应堆的核心替换部件，并且长朗也与核电头部公司签订了千万元订单。

除了工业领域，2018年长朗科技也开始切入消费级打印机，同时推出了光固化与FDM打印机，上线海外kickstarter众筹，目前，长朗的消费级打印机主要通过亚马逊平台销往海外。

值得一提的是，长朗科技此前还收购了由3D打印开源之父Adrian Bowyer博士创立的3D打印公司RepRapPro。并于2018年拿到了东方富海的A轮融资。

据劳长石介绍，目前，长朗科技的打印机主要涵盖消费级的FDM打印系列、光固化LCD打印系列，以及工业级中应用于生物医学的陶瓷3D打印机和金属3D打印机等产品系列。

长朗工业级3D打印机

除了硬件产品之外，长朗科技也在3D打印的另一大掣肘——软件建模上发力。其自研的建模软件，可以基于AI深度学习技术识别单张图像，还原物体3D形状，目前这一软件应用主要适用于人脸识别。

而能覆盖如此全面的产品线，并且同时切入工业和消费，也在于长朗的团队优势：其创始人劳长石是美国佐治亚理工学院材料工程博士、博士生导师，深圳大学客座教授，核工业西南物理研究院客座教授。在3D打印、新材料等领域有十余年积淀，先后师从中科院外籍院士王中林教授，香港大学校长张翔院士，并在《Science》《Nano Letters》等国际顶级期刊上发表学术论文50余篇。CTO何奕是麻省理工学院机械工程专业博士，清华大学化学专业硕士、学士，在3D打印系统集成、控制及算法开发等方面积淀深厚，拥有发明专利26项。

近年来，随着3D打印行业快速发展，涌入赛道的玩家日益增多。在劳长石看来，这也是行业长期积累的成果。“行业确实到了一个爆发点，海外这几年的需求增长让消费级3D打印迎来了快速增长点。而对于国内的智能制造来说，3D打印也是必不可少的一环，未来存在极大的想象空间。”

尽管行业正在起步，但不论工业还是消费场景下，3D打印对于当下而言都存在成本过高等问题。也因此，当大量玩家们开始入局并逐渐拓宽赛道时，成本亦或是使用门槛的鸿沟也在不断磨平，3D打印的市场显然未来可期。