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南極熊https://www.nanjixiong.com，3D列印專業垂直平台！
一、背景
根據南極熊的觀察，3D列印機列印速度慢一直是被行業和客戶詬病的一大問題，帶來的直接結果就是製造效率低，時間成本高，很難用於批量生產。如果3D列印機的速度能夠出現指數級的提高，那麼對3D列印行業和各應用行業是顛覆性的。雖然全球3D列印機廠商都在朝著這個方向突破，但是2015年，美國Carbon公司在光固化成型工藝上率先取得突破性進展，其研發出了連續液界面3D列印技術（CLIP），比傳統的3D列印機的列印速度快25-100倍，在世界範圍內引起巨大的關注並登錄《science》雜誌封面。使用這項技術，物體可以在幾分鐘之內列印完成，而不再需要幾個小時。隨後Carbon公司在資本市場受到極大的認可，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。
二、Digital Light Synthesis™ (DLS™)技術Carbon剛剛推出這項技術的時候命名為CLIP（Countinuous Liquid Interface Production）連續液面生產，目前已經更名為DLS（Digital Light Synthesis）數字光處理技術。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，做到高速、連續的3D列印成型」。
傳統SLA技術的固化受光引發劑種類、光引發劑濃度、光照強度和照射時間等條件的影響，一般引發劑濃度越高，光強度越高固化速度越快。光的強度會隨著射入物體的深度逐漸降低，只有靠近照射面的一小部分會固化的相對均勻和徹底，理論上列印的精度完全取決於具有足夠能量激活引發劑的光能夠穿透多深的樹脂。理論上講，只要提高引發劑濃度和光強就可以加快列印速度，但因為固化反應發生在樹脂與透光板的交界面上，過快的反應速度很容易使制件和透光板黏在一起，導致列印失敗。在此前，解決這一問題的方法主要是降低固化速度，在樹脂完全固化之前移動底板，使部分固化的樹脂與透光板脫離接觸，新的低黏度樹脂會補充到原來的位置，然後再開始下一層的固化。但這樣一來，列印速度就無法有效提高了。 而在新的CLIP系統中，研究者們通過固化-阻聚效應的平衡巧妙地解決了這個問題。CLIP底面的透光板採用了透氧、透紫外光的特氟龍材料（聚四氟乙烯），而透過的氧氣進入到樹脂液體中可以起到阻聚劑的作用，阻止固化反應的發生。氧氣和紫外光照的作用在這個區域內會產生一種相互制衡的效果：一方面，光照會活化固化劑，而另一方面，氧氣又會抑制反應，使得靠近底臉部分的固化速度變慢（也就是所謂的「dead zone」）。當制件離開這個區域後，脫離氧氣制約的材料可以迅速地發生反應，將樹脂固化成型。在傳統的SLA技術中，抑制固化的氧氣本來是人們避之不及的存在，但是經過巧妙設計之後，它反而成了提高列印效率的幫手，這也算是一種相當戲劇性的逆轉。 除了快，CLIP系統也提高了3D列印的精度，而這一點的關鍵還也在「死區」上。傳統的SLA技術在列印換層的時候需要拉動尚未完全固化的樹脂層，為了不破壞樹脂層的結構，每個單層切片都必須保證一定的厚度來維持強度。而CLIP的固化層下面接觸的是液態的「死區」，不需要擔心它與透光板黏連，因此自然也更不容易被破壞。於是，樹脂層就可以被切得更薄，更高精度的列印也就能夠做到了。這樣的方法聽起來很簡單，不過為了讓它順利工作，研究人員們也進行了相當複雜的計算與調試。通過合適的列印條件和原料液配方控制，困擾3D列印技術已久的高速連續化列印問題在CLIP技術中被完全克服，這是高分子學科工程史上一次融合應用的創舉，登上《科學》封面確實當之無愧。
三、Carbon公司的商業化 再好的技術最終也要為客戶和市場服務，Carbon公司目前已經擁有完善的產品解決方案，包括硬件設備、軟件、材料體系。 目前Carbon公司的硬件設備包括：L1、M2、M2d、清洗機
材料體系包括：EPX：環氧樹脂、MPU：醫用聚氨酯、EPU：彈性聚氨酯、假牙材料、Dreve FotoDent®間接黏合托盤（IBT）、Dreve FotoDent®托盤、Dreve FotoDent® gingiva、Whip Mix手術導板材料、SIL：矽膠、RPU：剛性聚氨酯、FPU：柔性聚氨酯、CE：氰酸酯、UMA：聚氨酯甲基丙烯酸酯、DPR：牙科生產材料。Carbon的3D列印機採用租賃模式，2017年其公布的一份報價單顯示M2機型租金為5萬美金/年，3年起租，材料價格從99美金~479美金不等。
Carbon公司主要的客戶包括：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。四、其他擁有高速光固化3D列印技術的公司1、德國EnvisionTEC德國EnvisionTEC是全球範圍內非常專業的一家光固化3D列印機廠商，創立於2002年，擁有領先的商業DLP列印技術。當前提供40多款基於6種不同技術的列印機，用於根據數字設計文件列印實物。先進的3D列印機應用範圍廣泛，適用於醫療、專業和工業市場，可提供卓越的精度、表面光潔度、功能性和速度。EnvisionTEC的知識產權包括100多項待決和授權專利和70種專利材料。其也推出了高速光固化3D列印機Micro Plus cDLM。
cDLM（Continuous Digital Light Manufacturing，意為連續數字光製造）是德國EnvisionTEC公司的專利3D列印技術，該技術非常適用於產品開發設計的快速驗證，列印整盤模型可在15-30分鐘內完成， 非常適用於設計工作室、院校、珠寶門店以及相關珠寶領域需要在極短時間內完成設計模型的環境下，列印品質不會因為速度快而丟失。Micro Plus cDLM的3D列印速度為Z軸每英寸10~20分鐘，其最大3D列印尺寸為45.4×28.5×75毫米。目前，EnvisionTEC已經覆蓋全球66個國家，銷售3D列印機超過5000台，員工超過200人。EnvisionTEC有多款材料在中國拿到了CFDA認證，可以用於醫療行業。2、美國3D Systems3D Systems是SLA光固化技術的發明人，全球SLA的龍頭公司，2016年， 3D Systems展示了其革命性的大規模高速樹脂3D列印系統Figure 4。此系統融合了機器人和自動化技術，生產效率要遠高於普通的樹脂3D列印系統（速度快50倍），甚至能與傳統的註塑工藝一較高下。
△將機器人與Figure 4 3D列印機結合，做到高效率生產
△生產出的樹脂件
Figure 4的製造速度非常快！如果按單個件的製造速度來計算，註塑的平均速度為6秒/個，而這套3D Systems的系統可以達到7秒/個，速度幾乎可以與註塑相媲美。另外一個重要的特點是，這套系統同時製造的所有零件都是個性的，上面的螺紋都不一樣，而不像模具只能製造完全相同的零件。
3、北京清鋒時代清鋒時代（清鋒科技）是國內比較早從事高速光固化3D列印技術研發的公司，也是國內當前最受資本追捧的創業項目之一。2017年底獲得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，清鋒時代獲得新的投資。 清鋒時代的高速列印機技術被命名為：極速3D列印”LEAP™”技術（Light Enabled Additive Production Technology），極速3D列印「LEAP™」技術，相較傳統3D列印技術而言，不需要層層疊加構成三維物件，是通過一種「生長」的方式快速成型。這一技術基於Bottom-up DLP，最高列印速度可達到120cm/h，且能適用多種不同材料，真正可以做到批量化定制生產。
△”LEAP™”技術原理
△清鋒時代的3D列印機
△清鋒時代3D列印的運動鞋底
在商業模式方面，極速3D列印通過賦能制鞋廠家，目標在2024年達成5000萬雙定制化鞋底的產能。同時，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領域，未來還將應用在醫療、家居、汽車等其他領域。團隊方面，大部分創始成員來自相關技術研發領域。目前員工規模70人，其中有60%負責技術研發，分布在北京、寧波、台北、美國矽谷等地。目前已申請53項專利，並斬獲多項創新創業大獎。創始人姚志鋒畢業於清華大學雕塑系，是3D列印技術的二次創業者，有近10年的技術探求和管理經驗力。4、北京金達雷（UNIZ）UNIZ由李厚民創立於美國加州，2012年在北京設立公司，先後在深圳、廣西投資建廠，並在荷蘭建立子公司，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，自主研發的專業級超高速光固化3D列印機SLASH系列在眾籌平台Kickstarter上線，獲得57萬美元預售訂單。目前UNIZ有6款光固化3D列印機，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列印機系列 – SLASH 2和SLASH 2J。
△UNIZ的高速LCD光固化3D列印機
2015年，UNIZ獲得數百萬美元天使投資，天使投資人成從武一度作為聯合創始人參與UNIZ的創立。2017年，UNIZ獲得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，以及其他機構跟投。 李厚民本科畢業於清華大學，在美國奧本大學攻讀高分子專業博士。在此之前，他已經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。 目前UNIZ設備可列印的材料體系包括：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 AMBER5、上海普利生 上海普利生的LCD光固化設備，在Z軸方向的列印速度並沒有Carbon等公司這麼快，但是其設備X、Y軸的成型面積大，所以可以一次列印更多的部件。普利生•銳打600具備超大面陣曝光：成型尺寸可達580*325*580mm，具有強大的輸出效率：每小時輸出量超過1500g。
上海普利生以前是一家傳統的製造企業，2013年公司開始利用自身在感光行業的技術優勢和感光設備開發、生產的經驗，成功開發了具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，具有成型速度快、精度高、尺寸大的特點，已具備批量生產的能力。普利生的早期投資者是上海曼恒（VR領域的新三板掛牌公司），2018年11月，普利生獲得數千萬元戰略投資，世界化工巨頭德國BASF領投，世界500強企業沙烏地基礎工業跟投。目前普利生將不少精力投入到齒科應用服務方面，也就是3D列印隱形牙套的生產上。另外，普利生作為牽頭單位承擔了科技部《奈米結構增材製造工藝與裝備》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。6、塑成科技塑成科技最早是一家光敏樹脂材料研發生產的企業，2018年初獲得北京金科創投、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期間與Carbon的CEO是同一個導師，因此塑成也在朝著Carbon的方向發展，2018年也推出高速的光固化3D列印機，並在運動鞋方面與必邁體育合作試樣。
△塑成的高速光固化3D列印機
△塑成科技與必邁體育 Pace X 系列跑鞋
7、深圳光棱科技2017年1月，深圳光棱科技發布消息稱，已經開發出了CLIP 高速3D列印機。可以在10分鐘內列印一個鏤空球，深圳光棱科技實為新三板掛牌公司深圳極光爾沃的全資子公司。不過，此項目最近兩年都沒有什麼音訊了，項目基本被擱置。
8、大族雷射 2016年12月，上市公司大族雷射（股票代碼002008）發布消息稱大族雷射研發出國內首台可以從光敏樹脂中快速生長出產品（連續液界面製造（CLIP）技術）的3D列印機。但在隨後的一直沒見到該設備的展出和報導。此項目也基本擱置。
9、中科院物構所2016年2月，中科院福建物構所3D列印工程技術研發中心林文雄課題組在國內首次突破了可連續列印的三維物體快速成型關鍵技術，並開發出了一款連續列印的DLP 3D列印機。該3D列印機可在6分鐘內，從樹脂槽中「拉」出一個高度為60mm的3D物件，即達到了每分鐘長高1公分的速度。同樣的物件，如果採用傳統的立體光固化成型工藝(SLA)來列印則需要約10個小時，也就是速度提高了100倍。
該所提出了一種特殊的半滲透性透明元件，作為樹脂槽內底面的一部分，固定於列印光源的照射路徑上。這種半滲透性透明元件對氧氣的透過率比一般高分子聚合物高，最高可達到5-10倍。因此氧氣或空氣均可作為固化抑制劑使用，從而在列印過程中做到全程固化的高速連續性，獲得最大列印速度超過600mm/h，比美國Carbon3D公司發布的連續3D列印設備速度快約20%。中科院物構所的技術未見商業化運作。
五、各公司設備參數對比：
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