飛行1萬公里，實地探訪俐陶智陶瓷3D打印工廠，確實很有料

導(dǎo)讀：2024年11月，南極熊受到全球陶瓷3D打印龍頭廠商——俐陶智（Lithoz）公司的邀請，前往其奧地利總部進(jìn)行參觀和采訪。俐陶智憑借光固化陶瓷3D打印制造（LCM）技術(shù)，面向全球市場提供陶瓷3D打印設(shè)備、陶瓷漿料和解決方案。最讓南極熊印象深刻的是，當(dāng)很多人還在質(zhì)疑陶瓷3D打印技術(shù)是否可行的時候，客戶用俐陶智的陶瓷3D打印機(jī)，每年生產(chǎn)用于實際終端用途的陶瓷零件已超過100萬個，實現(xiàn)真正的批量化生產(chǎn)應(yīng)用。更神奇的是，俐陶智公司在發(fā)展過程中，并沒有非常依靠融資來運(yùn)行，而是完全依靠自有技術(shù)和業(yè)務(wù)發(fā)展支持運(yùn)營，這在全球工業(yè)級3D打印領(lǐng)域?qū)崒偕僖姟?br />

△俐陶智陶瓷3D打印機(jī)內(nèi)部

俐陶智的陶瓷光刻增材制造（LCM）技術(shù)，通過對含有均勻分散陶瓷粒子的光敏樹脂進(jìn)行選擇性固化來打印成型。它使用光聚合物作為陶瓷顆粒之間的粘合劑，從而能夠精確生成密度較高的陶瓷生坯（然后進(jìn)行脫脂燒結(jié)后處理）。核心是一種專門設(shè)計的成像系統(tǒng)，能夠通過最新的LED技術(shù)轉(zhuǎn)化每層信息并投射到感光樹脂上。這種成像技術(shù)與特殊的光學(xué)投影元器件一起，可以制造出具有非常精細(xì)細(xì)節(jié)的小型結(jié)構(gòu)，3D打印出具有高精確度、細(xì)節(jié)精致、高密度和強(qiáng)度的陶瓷零件。

△LCM技術(shù)原理圖

跨越1萬公里參觀的陶瓷3D打印工廠

業(yè)內(nèi)領(lǐng)先

南極熊從深圳經(jīng)北京轉(zhuǎn)機(jī)飛往奧地利維也納，飛了十幾個小時近1萬公里，終于在11月15日早上6點到達(dá)維也納機(jī)場，隨后與俐陶智中國區(qū)負(fù)責(zé)人楊弘毅一同前往俐陶智的新工廠，當(dāng)時公司員工們剛開始上班。

△俐陶智陶瓷3D打印工廠門口

這個2000多平米的工廠，俐陶智投資了一大筆錢，按照醫(yī)療級別的要求打造，是南極熊見過的最專業(yè)、最嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶沾?D打印工廠。特別是材料和光學(xué)器件生產(chǎn)車間，與半導(dǎo)體/電路板/醫(yī)療工廠的要求類似，進(jìn)入?yún)⒂^前需要做足防護(hù)準(zhǔn)備。

“陶瓷3D打印不再只是打打樣品，我們的醫(yī)療、工業(yè)等領(lǐng)域的客戶已經(jīng)逐漸進(jìn)入實際生產(chǎn)應(yīng)用，所以我們的設(shè)備和材料也按照客戶的標(biāo)準(zhǔn)和要求來做。”楊弘毅說道。

△穿上鞋套、實驗服，帶上護(hù)目鏡、帽子

由于有較為嚴(yán)格的保密要求，工廠內(nèi)部一般不允許參觀。但是為了有真正的實際感受，此次俐陶智之行，南極熊得以進(jìn)入工廠的所有生產(chǎn)車間參觀，但大多數(shù)車間只能看，不允許拍攝。在設(shè)備生產(chǎn)車間，南極熊看到一排排正在組裝的陶瓷3D打印機(jī)，旁邊十幾米高的置物架堆得密密麻麻，由于公司業(yè)務(wù)發(fā)展較快，剛搬來兩三年的新工廠，場地已經(jīng)不夠使用了。

△俐陶智的陶瓷3D打印機(jī)有大量獨特的創(chuàng)新，很多巧妙的設(shè)計讓人嘖嘖稱奇

△工廠配備了工業(yè)級的空氣循環(huán)系統(tǒng)，可以保持特定的濕度、溫度等參數(shù)

△為了避免紫外光線對樹脂材料的影響，材料生產(chǎn)車間使用黃色的燈光，整個車間看起來都有些泛黃

陶瓷漿料的生產(chǎn)，難度非常高，涉及到十幾種配方成分和復(fù)雜的操作流程，俐陶智工廠通過專業(yè)的記錄和跟蹤，做到每一瓶材料都可以溯源，甚至可以知道它在樹脂混合陶瓷粉過程中的攪拌速度、時間等指標(biāo)，而且數(shù)據(jù)記錄保留至少5年。每一批材料在出貨前都會檢測粘度等指標(biāo)，確保質(zhì)量的穩(wěn)定和標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。目前，俐陶智的陶瓷材料已經(jīng)被德國博世先進(jìn)陶瓷等客戶用于實際生產(chǎn)，出貨量每年大幅增長，所以質(zhì)量要求非常高。

對陶瓷3D打印產(chǎn)業(yè)的深刻見解

參觀完工廠之后，南極熊來到了俐陶智在2011年開始創(chuàng)業(yè)的辦公室，位于維也納理工大學(xué)附近，見到了公司CEO Johannes Homa并進(jìn)行了專訪。

特別備注：俐陶智兩位創(chuàng)始人分別是材料背景的Johannes Homa博士（左）和機(jī)械背景的Johannes Benedikt博士（右）。他們是博士期間的同學(xué)，導(dǎo)師是陶瓷3D打印領(lǐng)域的大牛。這位富有遠(yuǎn)見的導(dǎo)師，當(dāng)年特意找了這兩個材料和機(jī)械配合的學(xué)生搭檔，一起進(jìn)行陶瓷3D打印機(jī)的研究。

△俐陶智聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO Johannes Homa博士（左），南極熊聯(lián)合創(chuàng)始人黎海雄（右）

作為全球陶瓷3D打印領(lǐng)導(dǎo)廠商的創(chuàng)始人，Homa博士對行業(yè)有著獨特的見解，其中不少觀點讓南極熊眼前一亮。

工業(yè)應(yīng)用驗證，需要坦誠開放合作，不然容易失敗

陶瓷3D打印技術(shù)有個特點，打印出來的零件只有0分和100分兩種區(qū)別，在驗證可用性的時候，無論是開裂、尺寸精度不夠等問題，客戶很容易就直接拋棄3D打印陶瓷的工藝思路，沒有太多挽救的余地。不像金屬零件那樣可以有熱處理、機(jī)加工等有效后處理手段，因為陶瓷零件本身很難再進(jìn)行后處理。很多工業(yè)應(yīng)用的機(jī)會就這樣錯過了。

陶瓷3D打印的工業(yè)應(yīng)用，需要高質(zhì)量的設(shè)備、材料、工藝的高度配合才能達(dá)成，否則也很容易導(dǎo)致失敗。俐陶智已經(jīng)有一批客戶在進(jìn)行批量化的實際生產(chǎn)使用，其中設(shè)備最多的一個客戶已經(jīng)擁有19臺陶瓷3D打印機(jī)，其它客戶也有7臺或者數(shù)臺。在所有出貨的設(shè)備當(dāng)中，有超過50%屬于客戶復(fù)購。這些成功案例的背后，有什么可以總結(jié)的經(jīng)驗?zāi)兀?br />

△博世先進(jìn)陶瓷已經(jīng)部署4臺CeraFab S65 陶瓷3D打印機(jī)，使用LithaLox 360氧化鋁材料，打印出90微米壁厚的陶瓷絕緣套管（用于微創(chuàng)腹腔鏡設(shè)備），目前每年可以生產(chǎn)50,000個

“目前陶瓷3D打印產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用最大的障礙是有的客戶買了設(shè)備回去自己琢磨研究，沒有以充分開放的態(tài)度來和廠商合作。目前我們所有成功的客戶應(yīng)用，基本都是足夠坦誠開放、深度合作開發(fā)出來的。新技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用，需要我們對客戶進(jìn)行培訓(xùn)，定制開發(fā)或設(shè)計一些陶瓷3D打印技術(shù)和產(chǎn)品上的東西。”Homa博士告訴南極熊，“很多方案不是說我拿到了設(shè)計文件，就知道是否可行，它需要一定的開發(fā)迭代過程，客戶利用俐陶智在陶瓷3D打印領(lǐng)域的專業(yè)知識和強(qiáng)大的專家團(tuán)隊，俐陶智同樣借助客戶在特定領(lǐng)域的能力，需要雙方深入合作，利用2年甚至5年的時間，來充分互融。從銷售設(shè)備的角度來說，這是比較吃虧的，不能很快賣出去變成收入。但是從長期來說，這是健康可持續(xù)的，因為驗證成功后，對陶瓷3D打印機(jī)就會有真正的需求，采購量不止買一臺，而是兩三臺甚至更多，而且還有陶瓷漿料的需求，甚至引來整個細(xì)分領(lǐng)域都去使用陶瓷3D打印工藝。一般情況下，客戶需要用2年的時間，才能把陶瓷3D打印工藝摸透和驗證。”

“但是中國距離奧地利那么遠(yuǎn)，中國工業(yè)用戶如何和你們深度合作？”南極熊發(fā)出疑問。

“中國市場對陶瓷3D打印的接受度與日俱增，特別是在科研和工業(yè)應(yīng)用方面表現(xiàn)突出。俐陶智是首批在中國布局的國外陶瓷3D打印廠商之一，業(yè)務(wù)已覆蓋從學(xué)術(shù)到制造的全產(chǎn)業(yè)鏈。幾年前開始，俐陶智在中國市場也有了負(fù)責(zé)人，楊弘毅負(fù)責(zé)中國區(qū)的業(yè)務(wù)。俐陶智將繼續(xù)致力于擴(kuò)大在全球市場的影響力，尤其是在中國市場，已經(jīng)建立了自己的中國品牌名——俐陶智，公司計劃進(jìn)一步擴(kuò)大在華團(tuán)隊，建立應(yīng)用中心，并加強(qiáng)與本地客戶的合作。”Homa博士說，“目前俐陶智最好的市場是美國、德國、中國、巴西等。公司員工總量已經(jīng)有140多人，在全球陶瓷3D打印同行來說，可能是最多的，在奧地利這邊有著完整的陶瓷3D打印設(shè)備、材料、軟件等團(tuán)隊資源，可以形成一個強(qiáng)大的攻關(guān)合力去解決問題。需要雙向奔赴！”

陶瓷3D打印，下一個金屬3D打��？

據(jù)南極熊對中國市場的觀察，特別是從TCT、Formnext 等展會上看到，近兩年涉足陶瓷3D打印的廠商數(shù)量開始不斷增多，不少細(xì)分領(lǐng)域的用戶開始采購設(shè)備來進(jìn)行應(yīng)用嘗試，這有點像幾年前的金屬3D打印領(lǐng)域。

“是的，陶瓷3D打印已經(jīng)是必然的發(fā)展趨勢了�！盚oma博士說，“但是陶瓷打印，沒有金屬打印的市場體量那么大，而且成熟度也要差很多，目前正在慢慢走向生產(chǎn)性應(yīng)用的路上�！�

“陶瓷材料在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用潛力巨大。與金屬材料相比，陶瓷材料在生物相容性和耐腐蝕性方面具有明顯優(yōu)勢。這是因為金屬材料在使用過程中會釋放大量的金屬離子引起不良反應(yīng)，而陶瓷作為一種氧化物狀態(tài)能夠很好的貼合自然狀態(tài)，有望成為一種更好的替代材料�！盚oma 博士提到，“陶瓷在醫(yī)療器械中的應(yīng)用將是未來的重要增長點。”

陶瓷工業(yè)用戶，更容易接受陶瓷3D打��？

“在面向應(yīng)用端的時候，陶瓷行業(yè)有個優(yōu)勢，就是用戶是熟悉粉末材料的�！盚oma博士的這番話，充滿深刻的思辨性：

●傳統(tǒng)工業(yè)陶瓷行業(yè)，使用陶瓷粉體作為原料，通過一定的技術(shù)工藝，最終得到燒結(jié)好的陶瓷零件，與3D打印的起點和終點是一樣的，3D打印陶瓷只是在生坯的環(huán)節(jié)加入了光敏樹脂漿料打印成型。

●不管傳統(tǒng)陶瓷加工還是3D打印陶瓷，都是需要后道熱處理燒結(jié)，3D打印的致密度等參數(shù)滿足使用要求的話，更容易得到工業(yè)的認(rèn)可，驗證周期不像金屬的那么長。

●但是另一方面，陶瓷行業(yè)相比較而言更保守一點，會更害怕有質(zhì)量問題，對缺陷的容錯率比較低。

用創(chuàng)新和質(zhì)量去面對競爭

目前，越來越多陶瓷3D打印廠商的出現(xiàn)，造成了進(jìn)一步的行業(yè)競爭。俐陶智有著自己的堅持和策略，就是【創(chuàng)新+質(zhì)量】，不管是新技術(shù)的探索、新應(yīng)用的開發(fā)，還是設(shè)備和材料的質(zhì)量，都是全球領(lǐng)先的。從南極熊實地參觀他們的工廠來看，的確要領(lǐng)先業(yè)內(nèi)不少。

△在2024年的Formnext 展會上，俐陶智展出了用于海水中的鋰元素進(jìn)行分離提純的3D打印陶瓷膜，這款產(chǎn)品源于英國Evove項目團(tuán)隊，很有優(yōu)勢。以前是用聚合物的膜，但是海水鹽度高、腐蝕性強(qiáng)，會降低聚合物的相關(guān)能力。而傳統(tǒng)的陶瓷成型工藝很難制造出這種形狀結(jié)構(gòu)，3D打印技術(shù)卻輕易而舉的實現(xiàn)了。

△俐陶智已經(jīng)實現(xiàn)陶瓷、金屬、聚合物等多種材料的混合打印，高填充熱塑性基材是逐滴分配的，可以自由且具體地定義填充水平、孔隙率、梯度、層高和密度等參數(shù)

繼往開來，重磅發(fā)布新產(chǎn)品

據(jù)南極熊了解，在剛剛開幕的2024年德國Formnext展會上，俐陶智重磅發(fā)布了一款全新的陶瓷3D打印機(jī)CeraFab System S320。

CeraFab System S320擁有246 x 130 x 320毫米構(gòu)建體積，顯著提升了生產(chǎn)容量；配備真4K投影系統(tǒng)，分辨率達(dá)到60微米；S320定位于中型陶瓷部件規(guī)�；�生產(chǎn)的解決方案，是高精度CeraFab System S65的完美補(bǔ)充。

△LCM打印的氧化鋁氣體分配（ALD）環(huán)

由Alumina Systems為半導(dǎo)體行業(yè)制造的15英寸（380毫米）氧化鋁氣體分配環(huán)。得益于俐陶智的LCM技術(shù)，這種先進(jìn)設(shè)計使得部件具有輕量化、薄壁結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)效率比傳統(tǒng)制造的環(huán)提高了三倍。

△LCM打印的氧化鋁氣體分配（ALD）環(huán)

由Alumina Systems為半導(dǎo)體行業(yè)制造的15英寸（380毫米）氧化鋁氣體分配環(huán)。得益于俐陶智的LCM技術(shù)，這種先進(jìn)設(shè)計使得部件具有輕量化、薄壁結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)效率比傳統(tǒng)制造的環(huán)提高了三倍。

結(jié)語

通過此次專訪，我們不僅深入了解了俐陶智公司在陶瓷3D打印領(lǐng)域的成就與創(chuàng)新，也看到了這一技術(shù)在航空航天、醫(yī)療和工業(yè)應(yīng)用中的巨大潛力。隨著市場需求的不斷增長，俐陶智將繼續(xù)引領(lǐng)陶瓷3D打印技術(shù)的發(fā)展，為各行業(yè)提供更為優(yōu)質(zhì)的解決方案。未來，陶瓷3D打印有望在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，成為推動工業(yè)創(chuàng)新的重要力量。

南極熊也將繼續(xù)關(guān)注這一領(lǐng)域的最新動態(tài)，與讀者分享更多前沿資訊！