摩方新材,，微納3D打印更“精密”

來源|經理人傳媒旗下《經理人》雜志

■本刊記者/蔣忻

“3D打印已經不火了，為什么還要關注,？”

這是很多非行業(yè)人士的疑問,。或許可以從一個小故事中得以啟發(fā),。

作為高精密增材制造的先行者,，深圳摩方新材科技有限公司（英文名稱：BMF Material Technology Inc；簡稱：摩方新材）曾迎來了一位慕名客戶,。這家來自上海的日化企業(yè)發(fā)現(xiàn)，用金剛石刀具為口紅加工的精密圖案有明顯的刀痕,。為追求更好的產品品質和客戶體驗,，他們一直在尋找能夠破解這道難題的技術方案。找了一圈,，最終這名客戶購買了3臺摩方新材的打印設備,。

“這是我們自己都沒想到會覆蓋的市場，完全是因為客戶有需求,，他會主動在市場中尋找解決方案,。”摩方新材研發(fā)副總經理趙卓博士表示,。

如果以出行工具的選擇來類比,，在現(xiàn)有方案中，13公里內,，共享單車為主,；35公里內,，電單車為主；超過5公里,，則以汽車為主導,。同樣的，工業(yè)級3D打印也有不同的技術分支,，尋找到它在工業(yè)制造中的優(yōu)勢并且能夠實現(xiàn)商業(yè)化應用的區(qū)間正是關注這項技術的最根本原因,。

摩方新材成立于2016年，主要業(yè)務為研發(fā),、生產和銷售高精密微納尺度3D打印設備以及各類高精密器件,，是全球微納3D打印技術及顛覆性精密加工能力解決方案提供商，具備2μm,、10μm的超高打印精度和高精密的加工公差控制能力（±10μm/±25μm/±50μm）,。目前，在工業(yè)端,，摩方新材已和眾多全球500強企業(yè)開展業(yè)務合作,，包括GE醫(yī)療、Merck,、美國強生公司3D打印中心,、日本電裝、安費諾,、3M,、泰科、華為,、立訊精密,、中石油等。

經過經年累月的技術研發(fā)和市場摸索,，摩方新材為超精密3D打印找到了商業(yè)化的答案,。

“我們的判斷是，未來個性化的產品設計概念會越來越多,，比如目前生命健康醫(yī)療領域,。也就是說，一個產品加工的數(shù)目越來越少,，它的生命周期一共就幾千到幾萬個,。如果用模具生產的方式，平攤下來成本會很高,�,！壁w卓也坦承，當產品數(shù)量區(qū)間上升至十幾萬,、幾十萬,，摩方們的優(yōu)勢也就消失了（詳見下圖）,。

現(xiàn)狀其實，3D打印在工業(yè)級領域的應用潛力巨大,。首先,，不管是行業(yè)內的專家、教授,，還是從業(yè)企業(yè),，他們的一致共識是，3D打印是工業(yè)制造的一種補充手段,，與減材制造并不沖突,。3D打印的優(yōu)勢集中在：一是能夠制造減材做不了的產品，比如鏤空,、倒三角等特殊結構,；二是個性化定制的靈活性更高；三是響應速度快,，相比減材制造,，3D打印沒有模具，不必考慮這個加工周期,。

隨著全球工業(yè)水平往4.0進化,，生產的精密度、產品的特殊化定制等需求會越來越多,，傳統(tǒng)的減材制造方式將越來越難以滿足制造需求,，或者并不具備生產成本、響應速度的優(yōu)勢,。3D打印的用武之地正在于此,。

而且，國內有趕超甚至引領3D打印技術的市場和機會,。盡管在起步,、應用上，國內3D打印晚于國外,。僅從資本市場看，國外上市的工業(yè)級3D打印企業(yè)比國內要多,，技術路線也比較全面,，但近年來，國內基本都能找到對標企業(yè),，甚至在個別細分路線上,，國內的3D打印企業(yè)大有趕超的勢頭。

就微納級別的3D打印來說,，摩方新材已經享譽全球,。該公司的技術成果轉化于麻省理工學院海歸團隊的研究,。該團隊技術分別于2014年和2015年被《麻省理工科技評論》（MIT Technology Review）列入十大突破性技術的“微型3D打印”和“納米架構復合材料”。這支微納3D打印技術團隊即摩方新材團隊,，于2015年還被此雜志認可為該領域最前沿的團隊之一,，也是當年入選的唯一華人團隊。

摩方新材致力于將技術團隊所研發(fā)的科研成果落地,。目前,，從實驗水平來看，該公司已經具備下探到制造200納米零部件的超精密水平,�,！暗�是，市場上沒有能夠應用的（地方）,�,！壁w卓介紹，摩方新材也是在市場上摸索后才終于找到了一些空白地帶,。

在與國內的一家手機廠商合作中,，這位客戶提出，希望用微納3D打印的手段來制造其所需的結構件,。由于現(xiàn)在的手機越來越智能,，擁有多個鏡頭，這些鏡頭需要用結構件將它們組合在一起,。之前客戶的常規(guī)方案是,，用模具生產的方式來做結構件。從投入來說,，模具加工的費用大約在2萬元,。“當時給他們提供的是打印服務,，打印了20個結構件,，總計費用才幾千塊，比他們的模具投入都低,，而且我們響應速度很快,，如果是急件的話，需求過來,，第二天產品就能打印好了,。”

總體來看,，客戶結構方面,，摩方新材呈現(xiàn)出科研端+工業(yè)應用端的雙螺旋客戶結構，并且有意思的是，前者客戶層多在國內,，后者客戶層則80%都屬于海外,，尤以美國和日本的客戶居多。事實上,，這也并不是摩方新材一家3D打印企業(yè)遇到的情況,。為了覆蓋不同的市場，摩方新材的產品線也分為兩條,，一是2μm,，一為10μm。根據(jù)摩方新材的“三步走”戰(zhàn)略,，將設備出售給高校等科研客戶是第一步,，這也是該公司如今的現(xiàn)金流所在。目前,，其自主研發(fā)的3D打印系統(tǒng)已被美國Hughes Research Laboratories,、麻省理工、新加坡南洋理工,、英國諾丁漢,、德國德累斯頓工大、清華,、北大,、浙江大學、北航,、西交大,、華中科大、港中文,、港城大,、阿聯(lián)酋哈里發(fā)大學、丹麥科技大學,、德國于利希研究中心等眾多全球頂級高校和科研機構使用,。

第二步也就是現(xiàn)階段，是加速向工業(yè)端推廣,。具體來看,，服務分為兩種，直接購買打印設備和提供打印服務,。比如摩方新材就為我國核聚變等重點項目工程提供了關鍵部件的研發(fā)驗證與加工制造,。第三步，摩方新材的計劃是繼續(xù)完善和拓展技術積累,。可以看到，相比起很多創(chuàng)業(yè)公司來說,，摩方新材在戰(zhàn)略和方向上少走了很多彎路,，也少了很多疑慮。這底氣來自技術壁壘的構建,。

壁壘摩方新材專有的技術稱為“PμLSE”（Projection Micro Litho Stereo Exposure）,，即“面投影微立體光刻”。按照其官方介紹,，這是一種面投影微尺度超高精度光固化增材制造技術,，使用高精度紫外光刻投影系統(tǒng)，將需要打印的三維模型分層投影至樹脂液面,，分層制造逐層累加,，快速進行光固化無模具成型，最終從數(shù)字模型直接加工得到立體樣件,。

“3D打印雖然稱之為‘3D’,，但其實它的原理，簡單來說,，是將3D模型切分成無數(shù)個二維圖,，然后堆疊成三維結構。那么,，這張二維圖如何形成呢,？現(xiàn)有的掃描方式其實就像是一種作畫的方式，一個點一支筆來畫,�,！壁w卓解釋道，“摩方的‘面投影’技術顧名思義,，以面成形,，完全相當于一個顯示器，直接顯示這張圖片,，同時因為做了一些光學處理,，實現(xiàn)了高精度的單像素，既兼顧了加工精度,，也提高了加工效率,。”

可以理解為,，摩方新材的“PμLSE”技術能夠以面成像,，為加工精度和加工效率這對矛盾體找到了一種共融的平衡。合作伙伴3M公司曾稱摩方新材為“目前全球在亞毫米尺寸3D打印最好的技術企業(yè)”,。

在三維復雜結構微加工領域,，摩方團隊擁有超過二十年的科研及工程實踐經驗,。專注于制造微小精密器件的同時，摩方新材已經能達到高于醫(yī)療器材等行業(yè)所需的產量水平,，比如內窺鏡頭端結構件,。摩方的3D打印設備可在一小時內制造幾百個直徑約為1毫米的鏡片，即產量一年可達幾十萬件,，能滿足內窺鏡制造商的數(shù)量需求,。此外，同批制造的器件中,，每個部件都可以進行定制,，無需考慮總制造數(shù)量。這樣的產能可以滿足需要小型精密器件的工業(yè)客戶對數(shù)量的需求,。

值得津津樂道的一個案例是,，摩方新材與北京某知名醫(yī)院合作青光眼治療的醫(yī)療器械。趙卓介紹,，在該醫(yī)院為治療青光眼的解決方案中,，在設計的器械上專門設置了壓力調節(jié)裝置，當眼睛的眼壓達到一定程度,，能夠推開裝置上的彈簧,，排出眼液；當眼壓恢復至正常水平,，這個彈簧就可以把眼睛的閥門關上,。但是，這家醫(yī)院碰到了一個棘手的問題,，“這是一個沒嵌套的微彈簧,，傳統(tǒng)的（加工手段）做不出來的。主要是它太精細了,，就是20μm,。”用單位換算來直觀感受一下,，1cm=10000μm,，而一般來說，2μm差不多是頭發(fā)的四十分之一,，得用顯微鏡才能看見,。

應該說，在外界一片“3D打印不火”的悲觀態(tài)勢下,，以摩方新材等一批國產工業(yè)級3D打印設備服務商涌現(xiàn)實屬不易,。而且值得關注的是，盡管國產3D打印設備商在不同的技術賽道已經找到或者還在摸索市場的應用區(qū)間,，有一個無法忽視的環(huán)節(jié)是來自打印材料的掣肘,。

根據(jù)趙卓介紹,，打印材料的限制并不是無法量產或存在專利門檻，而是在全球整個3D打印的市場需求還不足以達到規(guī)�,；�量產的階段,，很多全球知名的材料巨頭并不愿意過多地開發(fā)和生產這些打印材料，材料的強度,、韌性、耐候性等性能參數(shù)無法達到現(xiàn)有工程材料的水平,。因此,，材料也成為阻礙工業(yè)級3D打印發(fā)展的攔路虎。同時,，在現(xiàn)有的技術路徑中,，比如陶瓷材料，在3D打印過程中,，其粘度高難以實現(xiàn)精密圖層等技術難點還沒有很好地攻克,。

因此，摩方新材已經組建自己的材料研發(fā)團隊,，并且在知識產權的保護上,，摩方新材也有著自己的規(guī)劃。但正如此前摩方新材創(chuàng)始人兼CEO賀曉寧談及制造微器件的挑戰(zhàn)時,，他借用一句行話形容道：“追求越極致,，挑戰(zhàn)就越大�,！眹�產工業(yè)級3D打印路漫漫,，但也因此才越需要真正堅守、耐得住寂寞的企業(yè),！

注：3D打印主要分為工業(yè)級和消費級,，本文若無特意說明，3D打印即指工業(yè)級,。