像“華為造手機(jī)”一樣造3D打印機(jī)！實(shí)地探訪愛司凱杭州工廠

導(dǎo)讀：說到3D打印領(lǐng)域中的“卡脖子”技術(shù),，核心零部件是首屈一指的,，比如SLM選擇性激光熔融金屬3D打印機(jī)中使用到的激光器和振鏡系統(tǒng)，BJ粘結(jié)劑噴射砂型/金屬3D打印機(jī)中使用到的打印噴頭,。這些核心技術(shù)起初都掌握在國外企業(yè)手中,。近年來，隨著國內(nèi)極少數(shù)企業(yè)在核心零部件領(lǐng)域的持續(xù)研發(fā),，終于取得了突破,，安裝了國產(chǎn)核心零部件的3D打印機(jī)也應(yīng)運(yùn)而生，愛司凱則是取得這一突破的典型代表,。

2024年5月,，南極熊實(shí)地走訪了砂型3D打印機(jī)生產(chǎn)廠商愛司凱的杭州工廠，深入了解了這家公司是如何走上3D打印之路的,。

△愛司凱董事長(zhǎng)李明之（左）,、南極熊潘學(xué)松（右），位于愛司凱杭州工廠

靠CTP設(shè)備起家做到全球前三
本次南極熊實(shí)地探訪,，受到愛司凱董事長(zhǎng)李明之先生的親自接待,，他帶領(lǐng)我們參觀了愛司凱的研發(fā)和生產(chǎn)大樓。李明之告訴南極熊,，其實(shí)愛司凱最早是做計(jì)算機(jī)直接制版機(jī)（CTP）起家,，這是一種將數(shù)字化的印前圖文信息直接轉(zhuǎn)移到印版上的設(shè)備，這些設(shè)備主要用于報(bào)紙,、雜志等需要大批量印刷的領(lǐng)域,。愛司凱目前在CTP設(shè)備方面已經(jīng)做到全球前三的位置，就連國際大廠日本富士的CTP設(shè)備也是由愛司凱貼牌生產(chǎn)的,。CTP設(shè)備需要用激光在鋁板上進(jìn)行精密雕刻,，因此，愛司凱掌握了精密運(yùn)動(dòng)控制的關(guān)鍵技術(shù)，并且將這套精密運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于砂型3D打印機(jī)的開發(fā)當(dāng)中,。

△愛司凱的計(jì)算機(jī)直接制版機(jī)（CTP）生產(chǎn)車間

△愛司凱為日本富士貼牌生產(chǎn)的CTP設(shè)備

像“華為造手機(jī)”一樣造3D打印機(jī)
在生產(chǎn)大樓的一樓,，我們終于看到了愛司凱的砂型3D打印機(jī)生產(chǎn)線，工人們正在組裝多個(gè)型號(hào)的砂型3D打印機(jī),， 包括可打印1.8米尺寸的左右雙工作砂箱打印設(shè)備S1800,，和集中式清粉的風(fēng)暴T1800、T2515產(chǎn)線方案,，以及出口型博通漢斯BTHS2515,、BTHS4025。

△愛司凱砂型3D打印機(jī)生產(chǎn)車間

△愛司凱集中式清粉的風(fēng)暴T1800,、T2515產(chǎn)線方案,，通過軌道將打印倉運(yùn)送到指定位置進(jìn)行清粉，多臺(tái)打印設(shè)備匹配一套清粉裝備,。這是一套真正的3D打印產(chǎn)線全流程方案,，而非是傳統(tǒng)鑄造廠產(chǎn)線升級(jí)方案。

李明之表示：“與國內(nèi)其他砂型3D打印機(jī)廠商不同,，愛司凱砂型3D打印機(jī)的核心在于使用了自研的壓電打印噴頭,，而其他廠商只能使用進(jìn)口的噴頭。愛司凱自研打印噴頭就好比華為造手機(jī)使用麒麟芯片,，奇瑞造車使用自研發(fā)動(dòng)機(jī)一樣,，將核心部件掌握在自己手中，我們不能被國外‘卡脖子’” ,。

據(jù)南極熊了解,，愛司凱從2012年就開始立項(xiàng)研發(fā)壓電式噴墨打印頭，前前后后投資了數(shù)億元,，可謂是十年磨一劍,。與到處采購零件,，快速組裝銷售賺錢相比,，李明之顯然是選擇了一條更艱難的道路。很多核心零部件之所以沒有國產(chǎn)化,，一方面是其技術(shù)門檻高研發(fā)投入大,，另一方面是國內(nèi)缺少配套的加工設(shè)備,。比如想生產(chǎn)芯片，但沒有光刻機(jī),，可謂是“巧婦難為無米之炊”,。

△3D打印壓電噴頭在潔凈房?jī)?nèi)生產(chǎn)

愛司凱為了研發(fā)生產(chǎn)這個(gè)小小的打印噴頭，需要配備一整套的加工設(shè)備,，這些設(shè)備往往也是被國際巨頭壟斷的或者由于國內(nèi)需求量太小,，根本沒有人造,。愛司凱只能自己去造這些設(shè)備，比如噴頭各部件：噴孔板打孔設(shè)備,、切割設(shè)備,、涂覆設(shè)備、熱壓設(shè)備,、曝光設(shè)備,、檢測(cè)儀器等。這些設(shè)備都被放在四樓2000平米的潔凈房?jī)?nèi)用于生產(chǎn)打印噴頭,。而且,，就連打印頭上的主芯片，愛司凱也給出了自己的解決方案,。

△為了研發(fā)壓電式打印噴頭，愛司凱又造了一批加工設(shè)備

△高速相機(jī)下拍攝的1滴墨水的噴射過程

在重重困難之下,，經(jīng)過多年的持續(xù)開發(fā)愛司凱終于還是取得了突破,，推出了國產(chǎn)的壓電式打印噴頭，打破了國內(nèi)在這一領(lǐng)域的空白,，并大幅降低了這一核心零部件的成本,。目前，愛司凱的噴墨打印頭有512孔和1024孔兩種,，分辨率分別為200dpi和400dpi,。量產(chǎn)的512噴頭已使用在公司全系列3D砂模和3D陶瓷打印機(jī)上，部分MEMS工藝的512噴頭正在細(xì)分市場(chǎng)進(jìn)行試用和測(cè)試,；立式傳統(tǒng)1024噴頭和立式MEMS1024也已進(jìn)入研發(fā)樣品的小批量測(cè)試階段,。由于采用自研噴頭，可以根據(jù)3D打印材料的特性,，選擇噴頭流道的材料,，從材料兼容性上大大提高噴頭壽命。根據(jù)不同打印材料,，為客戶定制不同材質(zhì)噴頭,，為多元化材料的在3D上的應(yīng)用提供支持。

△愛司凱3D打印壓電噴頭及結(jié)構(gòu)

愛司凱為什么選擇了一條最艱難的路,？
在參觀完愛司凱的研發(fā),、生產(chǎn)廠房之后，南極熊為之震驚,，沒想到愛司凱竟然真的為了制造這個(gè)小小的噴頭,，投入了如此巨大的精力和研發(fā)成本。但是,，南極熊依然心存疑慮,，在其他廠商紛紛想辦法快速推出打印設(shè)備,，盡快實(shí)現(xiàn)盈利的背景下。愛司凱卻選擇了苦熬十年,，為了年銷售百臺(tái)級(jí)別的砂型3D打印機(jī),，噴頭千個(gè)級(jí)別的用量，投資幾個(gè)億去研發(fā)打印噴頭,，這到底值不值得,？

李明之表示：“這是一項(xiàng)“卡脖子”的技術(shù)，國內(nèi)總要有人去做,，如果我們都不做,，那我們將一直被卡脖子�,？杀�的��,，在我們推出打印噴頭之后，同行并不相信我們能夠做噴頭,。而實(shí)際上我們的打印噴頭與進(jìn)口的相比,，在性能、兼容性,、使用壽命及應(yīng)用成本方面均具備優(yōu)勢(shì),，愛司凱的噴頭壽命超過1000億次，而且在砂型機(jī)的服務(wù)周期中噴頭的更換成本也更低,。而且經(jīng)過我們的長(zhǎng)期運(yùn)行驗(yàn)證之后,，這個(gè)打印噴頭未來還能用于噴繪等領(lǐng)域，用量級(jí)別在數(shù)萬個(gè),�,！�

△愛司凱董事長(zhǎng)李明之手持傾盡心血研發(fā)的打印噴頭

由于壓電打印噴頭技術(shù)之前一直掌握在日本富士等極少數(shù)國外廠商手中，因此3D打印機(jī)設(shè)備廠商如果想對(duì)噴頭做一些定制化的開發(fā)幾乎是不可能的,。而如果擁有了自研噴頭,，則掌握了完全的主動(dòng)權(quán)。

愛司凱為了適應(yīng)各種不同的墨水,，針對(duì)打印噴頭做了很多適應(yīng)性的開發(fā),。以環(huán)氧樹脂墨水為例，其粘度在200-2000mPa.s,，導(dǎo)致流體阻力增加,。愛司凱3D樹脂類專用噴頭通過增加流道截面積，配備熱循環(huán)系統(tǒng)（保證噴頭在80-100攝氏度下穩(wěn)定工作）和高電壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的打印,。

△愛司凱為客戶提供的砂型3D打印設(shè)備

對(duì)于有機(jī)酸類的墨水來講,，其化學(xué)性能較為活潑，對(duì)金屬材料有腐蝕,、對(duì)高分子材料有溶脹現(xiàn)象,。為了打印這種材料,，AMSKY固化劑專用噴頭更換了流道材料（單晶硅、硅酸鹽）,，更換了粘結(jié)劑（耐強(qiáng)酸）,，并在液體流過的界面增加半導(dǎo)體級(jí)涂層（耐強(qiáng)堿強(qiáng)酸）。

對(duì)于水基墨水來講,，主溶劑為水,，容易產(chǎn)生氣泡。溶質(zhì)密度偏大,，固含量偏高,，容易沉淀。AMSKY陶瓷類專用噴頭通過增加脫氣單元,，增加回流流道截面積,，更改為正壓供墨系統(tǒng)等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)水基墨水的噴墨打印。

未來的路該怎么走
南極熊相信,，在SLM 選擇性激光熔融金屬3D打印機(jī)開始紛紛采用國產(chǎn)激光器一樣,，BJ粘結(jié)劑噴射3D打印機(jī)未來也會(huì)采用國產(chǎn)打印噴頭，這是一條必經(jīng)之路�,，F(xiàn)在BJ粘結(jié)劑噴射3D打印技術(shù)正在崛起，未來的潛力巨大,，這項(xiàng)技術(shù)不但能夠打印砂型,，還可以打印陶瓷和金屬，甚至尼龍等材料,，這些都需要用到打印噴頭,。到那時(shí)，愛司凱的長(zhǎng)線策略將會(huì)真正的綻放出應(yīng)有的光芒,。

本次愛司凱的探訪之旅,，南極熊除了震驚之外同時(shí)也充滿了期待。因?yàn)椴坏�看到壓電打印噴頭這一核心器件的突破之路,，李明之還向南極熊展示了另外一項(xiàng)黑科技,，是SLM金屬3D打印設(shè)備中的一個(gè)核心零部件，這項(xiàng)技術(shù)有望大幅降低8激光金屬機(jī)的價(jià)格,。在這里先賣個(gè)關(guān)子,，等到產(chǎn)品正式發(fā)布之時(shí)，南極熊再來揭秘,。

網(wǎng)友【及時(shí)雨】：

砂型打印最大的好處是驗(yàn)證鑄造工藝和開模，在最短時(shí)間內(nèi)完成試錯(cuò)得到合適工藝與模具,。所以要想銷售設(shè)備,，就需要先建立一個(gè)基地，最好緊鄰技術(shù)強(qiáng)的多材質(zhì)鑄造廠,，與其達(dá)成合作,，學(xué)臺(tái)灣人買鐵水的方式，給自己的顧客提供一個(gè)便捷的測(cè)試環(huán)境,，也給自己的潛在設(shè)備買家提供觀摩成本的機(jī)會(huì),。此外，建立技術(shù)聊天群,，將多個(gè)小視頻傳遞給潛在顧客的技術(shù)人員,，讓他們了解相關(guān)成本以及效果并能直接轉(zhuǎn)發(fā)資料給決策者并建言投資的好處。同樣的,，可以吸收專業(yè)人士幫助客戶更好的設(shè)計(jì)適合砂型打印的工藝,，或者修改參數(shù)更好的模擬廠家現(xiàn)場(chǎng)條件(比如砂型硬度、透氣性等）,，基地的另一個(gè)作用就是有償接收潛在顧客技術(shù)員的學(xué)習(xí)培訓(xùn),，廠家肯定不想先買了設(shè)備再慢慢培養(yǎng)相關(guān)技術(shù)人員。,。國內(nèi)大多數(shù)砂型打印廠商都喜歡跑展覽會(huì),，以為發(fā)點(diǎn)視頻，現(xiàn)場(chǎng)給顧客演示一下就能簽下訂單,，這都是幾十年前的思維方式,，該轉(zhuǎn)變了。