泡泡瑪特旗下 IP Labubu手辦引發(fā)的消費(fèi)狂潮持續(xù)升溫,資料顯示,在Labubu的迭代中,已經(jīng)大量采用3D打印(增材制造)技術(shù),大幅縮減了產(chǎn)品迭代成本,這還一度意外帶火了二級(jí)市場3D打印及相關(guān)耗材上市公司的股價(jià)。
事實(shí)上,增材制造在工業(yè)界的應(yīng)用遠(yuǎn)不止于打印玩偶手辦。作為創(chuàng)新性的制造工具,增材制造正從打樣工具走向產(chǎn)業(yè)鏈深處,尤其在新能源汽車、醫(yī)療器械、精密電子等產(chǎn)業(yè)鏈中,越來越多的企業(yè)將其納入生產(chǎn)體系,或?yàn)榇苏{(diào)整產(chǎn)線,或成立新部門。
制造力是一個(gè)國家科技水平的底座。科技發(fā)展的進(jìn)步方向,制造力的革新始終是根基,而制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí),也反過來牽引科技能力的釋放。在工業(yè)4.0時(shí)代,制造技術(shù)的邊界不斷被重塑,在這場深刻而靜默的制造革命中,增材制造各個(gè)細(xì)分領(lǐng)域也在不斷向“更創(chuàng)新”演化,其中以摩方為代表的國產(chǎn)原創(chuàng)超精密增材制造平臺(tái),以微米級(jí)的制造能力和公差控制力,正在解決長期以來難以攻克的微結(jié)構(gòu)制造難題,被全球1900多家工業(yè)企業(yè)引入到實(shí)際產(chǎn)線。這不僅僅是企業(yè)技術(shù)實(shí)力的體現(xiàn),也是3D打印正在逐步向工業(yè)體系滲透的一個(gè)側(cè)影。
制造業(yè)的進(jìn)化方向,藏在結(jié)構(gòu)與精度之中
制造方式的更新是每一次科技浪潮的背后不容忽視的關(guān)鍵推力之一。蒸汽機(jī)、電力系統(tǒng)、數(shù)控技術(shù)、柔性自動(dòng)化……制造工具的升級(jí)往往決定了一個(gè)時(shí)代的產(chǎn)品形態(tài)。今天的制造業(yè),不僅追求規(guī)模,還追求精度、復(fù)雜度、輕量化與定制化的兼容。這種變化,直接推動(dòng)了以增材制造為代表的創(chuàng)新性制造工具在工業(yè)領(lǐng)域的不斷滲透。
增材制造的一大意義在于,讓制造業(yè)的進(jìn)步不再只是更快造出一個(gè)東西,而是以更少的資源、更短的研發(fā)周期、更高的精度,制造出原本無法制造的結(jié)構(gòu)。早期3D打印多用于模型打樣與產(chǎn)品原型驗(yàn)證,近年來,隨著打印速度、材料體系、工藝精度等的不斷提升,它開始在汽車、航空航天、消費(fèi)電子、醫(yī)療器械等產(chǎn)業(yè)鏈落地,成為生產(chǎn)環(huán)節(jié)的一部分。
圖:連接器企業(yè)將摩方設(shè)備打印的器件安裝進(jìn)工業(yè)電纜原型中
更有越來越多公司直接投資或增設(shè)增材制造部門。以比亞迪為例,其較早在內(nèi)部設(shè)立了3D打印部門,主要用于工裝夾具、小批量部件的快速制造;西門子、GE、寶馬等公司通過直接投資、收購或合作增材制造企業(yè),將后者的能力嵌入其研發(fā)、驗(yàn)證、生產(chǎn)、售后等全鏈條,建立自有能力矩陣;特斯拉在車輛結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)中采用一體化壓鑄技術(shù),雖然本質(zhì)仍為鑄造,但在設(shè)計(jì)理念與增材制造精神高度契合,即在制造方式上力求集成化、輕量化與高效化。
這些趨勢表明,增材制造技術(shù)正逐步從實(shí)驗(yàn)室概念普及、產(chǎn)品打樣走向產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)用,特別是在工業(yè)制造領(lǐng)域,已由早期的零件快速成型制備,拓展到直接終端制造,實(shí)現(xiàn)從“快速原型“向”快速制造“的轉(zhuǎn)變。
3D打印進(jìn)入深水區(qū):結(jié)構(gòu)復(fù)雜,尺寸精密
從打印整車結(jié)構(gòu)件,到制造微型芯片載體,不同的增材制造技術(shù)工藝原理、所用材料、打印精度和應(yīng)用領(lǐng)域等均有所差異,呈現(xiàn)百花齊放、多種路線并存的狀態(tài)。從整體應(yīng)用方向看,則有兩大走向:一是打印尺寸越來越大;二是制造精度向微米甚至更精細(xì)方向挺進(jìn)。
特別是在微納制造領(lǐng)域,傳統(tǒng)的光刻、注塑、CNC切削等方式受限于工藝原理,難以實(shí)現(xiàn)三維微腔、微通道、曲面嵌套等結(jié)構(gòu)。而這些結(jié)構(gòu)恰恰是精密電子、精密醫(yī)療、微型機(jī)器人、通訊制造等零部件中重要的組成部分。
與此同時(shí),國外工業(yè)級(jí)3D打印市場多由德、美等企業(yè)主導(dǎo),設(shè)備價(jià)格高、交期長、適配難。而中國企業(yè)正通過原始技術(shù)突破,從跟跑走向并跑,個(gè)別細(xì)分領(lǐng)域甚至走到頭部。摩方精密便是高精度增材制造領(lǐng)域代表性企業(yè)之一,憑借創(chuàng)新的面投影微立體光固化(PµSL)技術(shù),以及高標(biāo)準(zhǔn)公差控制力,最先填足了2微米、10微米光學(xué)精度的空白,實(shí)現(xiàn)相關(guān)領(lǐng)域的自主可控,并成功將技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室推向產(chǎn)業(yè)端應(yīng)用。
圖:德國客戶用摩方設(shè)備制備企業(yè)所需精密零部件
被工業(yè)客戶驗(yàn)證的精密3D打印實(shí)力
不同于科研設(shè)備的試驗(yàn)性部署,能否被大規(guī)模產(chǎn)業(yè)鏈采納,是衡量一項(xiàng)制造技術(shù)是否成熟的關(guān)鍵。
摩方始終堅(jiān)持以工業(yè)應(yīng)用為導(dǎo)向,從成立伊始,就致力于解決高精度制造在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的落地難題,不僅追求高精度,更強(qiáng)調(diào)高性能、高效率、高穩(wěn)定性和跨尺度的實(shí)用性。這要求設(shè)備擺脫實(shí)驗(yàn)室“氣質(zhì)“,具備高標(biāo)準(zhǔn)公差控制力,即實(shí)際制造出來的零件與設(shè)計(jì)之間僅允許存在的微小誤差。公差關(guān)乎裝配的穩(wěn)定性、使用壽命乃至安全風(fēng)險(xiǎn),是工業(yè)制造看不見的底線。
摩方的設(shè)備從最初問世起,便被一線工業(yè)企業(yè)引入。截至目前,摩方精密的設(shè)備與技術(shù)已被來自全球40個(gè)國家和地區(qū)的約1900多家工業(yè)企業(yè)引入產(chǎn)業(yè)鏈,覆蓋精密醫(yī)療、連接器、新能源、光電通訊、半導(dǎo)體封裝等高精密制造場景。客戶涵蓋前列的連接器制造商、汽車集團(tuán)與通信運(yùn)營商、全球頭部移動(dòng)通信電子設(shè)備制造企業(yè)等。這些企業(yè)及其所在行業(yè)的共同點(diǎn)是,對(duì)公差控制、結(jié)構(gòu)精密性、批量穩(wěn)定性有很高要求,同時(shí)希望在小型化與復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面獲得突破。
在此類場景中,摩方的設(shè)備表現(xiàn)出良好的落地性與迭代能力,既可加快零部件驗(yàn)證周期,也能降低研發(fā)生產(chǎn)及小批量定制制造成本。
創(chuàng)新“設(shè)計(jì)-制造”思路,直接制造終端產(chǎn)品
在工業(yè)制造領(lǐng)域,設(shè)計(jì)和制造能力相輔相成,通常情況是設(shè)計(jì)能力超前于制造能力,因此很多工業(yè)產(chǎn)品容易止步于設(shè)計(jì),造不出來。微納精密3D打印的最大意義,不只是多了一種制造路徑,而是在一些特定領(lǐng)域,從底層改變了產(chǎn)品設(shè)計(jì)思路和生產(chǎn)邏輯。當(dāng)這種全新的制造能力出現(xiàn)并融入產(chǎn)業(yè)鏈,將大大提升生產(chǎn)效能,并可能帶來具有很高的技術(shù)壁壘和市場壟斷能力的創(chuàng)新性的終端產(chǎn)品。
以齒科為例,傳統(tǒng)牙齒貼面產(chǎn)品厚度通常在0.2~0.5mm,實(shí)際操作時(shí)需要磨掉患者相應(yīng)厚度的牙齒,且因?yàn)榫炔粔蚋撸迯?fù)體邊緣貼合度不足,易破碎,容易帶來遠(yuǎn)期微滲透和邊緣繼發(fā)齲等問題。摩方利用具備微米級(jí)精度的制造能力,生產(chǎn)出厚度可低至100微米以下的極薄牙齒貼面,可以讓患者少磨牙甚至免磨牙就實(shí)現(xiàn)牙齒的修復(fù)和美白。
為了確保極薄牙齒貼面產(chǎn)品的耐用度、貼合度、一致性,僅僅打印足夠薄并不夠,還要同時(shí)滿足打印產(chǎn)品的高強(qiáng)度,以避免手術(shù)操作和佩戴過程中的損壞;還要求打印設(shè)備具備超高形變控制力,讓產(chǎn)品有極低的形變和精準(zhǔn)的細(xì)節(jié)還原,以確保牙齒貼面與原生牙齒貼合;原材料開發(fā)上,需要與設(shè)備適配,以滿足后續(xù)工藝。此外,還要保證可高效率打印,以確保批量生產(chǎn)的可行性。
摩方精密在高精度制造領(lǐng)域有豐富的經(jīng)驗(yàn)積累。為了打印超薄牙齒貼面,其對(duì)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改良,開發(fā)出專門用于打印超薄牙齒貼面的產(chǎn)品,克服了極薄貼面打印的難題,通過精細(xì)化的光投影運(yùn)動(dòng)控制技術(shù),令設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)高粘度陶瓷的精細(xì)成型與尺寸控制, 使其能夠以微米級(jí)精度量產(chǎn)0.08毫米的極薄貼面,厚度甚至可以實(shí)現(xiàn)通體0.04毫米。經(jīng)測試,新型貼面抗彎強(qiáng)度超過天然牙釉質(zhì)的力學(xué)性能。這種設(shè)備、材料與工藝的一體化設(shè)計(jì),使得牙齒貼面真正從實(shí)驗(yàn)室走向了臨床應(yīng)用,滿足了定制化醫(yī)療需求,給齒科修復(fù)美白領(lǐng)域帶來了革命性的一款產(chǎn)品。
制造業(yè)升級(jí),精密打印正當(dāng)其時(shí)
“新質(zhì)生產(chǎn)力”概念的提出,要求制造體系具備更強(qiáng)的靈活性、精度能力與響應(yīng)效率。3D打印的對(duì)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的戰(zhàn)略意義不言而喻,它具備高科技、高效能、高質(zhì)量的特征,是能夠帶來更大效益的先進(jìn)生產(chǎn)力。
未來,隨著技術(shù)的不斷迭代進(jìn)步,3D打印還將不斷拓展更廣的材料體系,更高的批量效率,更強(qiáng)的設(shè)計(jì)自由度,更深的行業(yè)定制化、以及更完備的上下游產(chǎn)業(yè)配套。摩方精密踐行“設(shè)備+材料+工藝+算法+平臺(tái)”一體化解決方案,持續(xù)與產(chǎn)業(yè)深度綁定,其應(yīng)用范圍從微型器械、生物芯片、新能源連接器拓展到齒科等多個(gè)高門檻賽道。
作為中國制造原始創(chuàng)新的一環(huán),微納3D打印正逐步為高質(zhì)量發(fā)展提供新的制造工具,不斷開拓精密工業(yè)制造的可能性,為科技浪潮的突破提供有力支撐。摩方精密的實(shí)踐驗(yàn)證了這一點(diǎn)。從被頂尖科研機(jī)構(gòu)采納,到全球500強(qiáng)企業(yè)將其納入供應(yīng)鏈,從“設(shè)備制造商”轉(zhuǎn)型為“高精度產(chǎn)品制造方案提供商”,摩方走出的,是一條中國精密制造走向世界的實(shí)踐路徑。
隨著材料、多光源系統(tǒng)、AI建模等領(lǐng)域的融合發(fā)展,3D打印將繼續(xù)拓展在產(chǎn)業(yè)端的邊界,也將為我國制造業(yè)邁向智能化、化提供更多可選項(xiàng)。
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