根据3D科学谷的市场观察，国际的企业大多在成立初期就确立了鲜明的市场定位，包括立足于设备稳定性的，开辟提升加工效率的，提供完整的增材+减材解决方案。国内铂力特-BLT以“让制造更简单，让世界更美好”的愿景强化了其兼顾经济性、稳定性、易用性的市场定位。再到Velo 3D这样的后起之秀，以无支撑作为与用户沟通的话术，以设计自由，敏捷生产和质量保证作为晋级一线金属3D打印解决方案提供商的贯穿制造流程的三点定位。
直接金属3D打印这条赛道上，还可以出现什么样的差异化市场定位呢？
© Seurat Technologies
大幅提升金属3D打印的经济性
近日，LLNL美国国家实验室孵化的企业Seurat Technologies （修拉技术）完成了 4100 万美元的 B 轮融资，由 Capricorn 基金领投。加上此前的1350万的A轮融资，修拉技术共融资5450万美金（约合人民币3.4亿）。
与Velo 3D类似，Seurat也来自于美国，不同的是创始人James DeMuth东、西海岸结合的经历。James毕业于西海岸的斯坦福大学机械工程学系获硕士学位，自2015年兼职创立了Seurat，2020年全职负责Seurat的管理。
那么除了公司的名称借鉴于印象画派（点彩派）的创始人修拉Georges Seurat，Seurat Technologies-修拉技术是以什么样的差异化的市场定位吸引的如此巨量的融资呢？
革命性方法开启新机遇
只有降低零件成本才能提高金属增材制造的采用率和新机遇。为了降低成本，当今的金属 AM 供应商采用了使用多个激光源的方法。额外的激光源允许同时熔化材料，从而提高构建速度。然而，额外的激光源和相应的光学系统组件本身就很昂贵，这会增加机器成本并降低对单件成本的积极影响。因此，构建速度的提高伴随着投资和系统折旧成本的增加。
© Seurat Technologies
使用 Seurat 的区域打印技术，与单光源的振镜技术相比，可以将当今系统的构建速度提高 1000 倍以上。
Seurat Technologies 发明了一种新颖的区域打印方法，有可能突破当今金属增材制造的限制。这项新技术并没有增加激光源的数量，而是使用一种全新的光束操纵方法来增加每次熔化的体积。虽然通常的金属 AM 系统的光斑直径为 100 微米，但 Seurat 系统可将 200 万个激光点传送到粉末床区域中，每个光点的直径约为 10 微米。使用这种方法，Seurat 可以同时大幅提高构建速度，同时还可以提高分辨率。与其他单一激光系统相比，Seurat TechnologiesTM 将构建速度提高了 1000 倍。
根据3D科学谷的市场观察，这种技术孵化于LLNL国家实验室。使用光寻址光阀（OALV-optically-addressable light valve）作为光掩模，一次性打印整层金属粉末。使用多路复用器，激光二极管和 Q开关激光脉冲来选择性地熔化每层金属粉末。近红外光的图案化是通过将光成像到光寻址光阀-OALV上实现的。
NIF通过OALV来调整光波长度，通过控制灰度来控制打印质量
© LLNL
在基于二极管的增材制造工艺中，激光由一组四个二极管激光器阵列和脉冲激光器组成。它通过可寻址光阀，对所需制造的3D模型的二维“切片”图像进行图案化。激光随后闪烁一次打印整层金属粉末，而不是像传统的选择性激光熔融系统一样通过激光扫描策略来完成逐点的金属粉末熔化。
光寻址光阀（OALV），它包含一个串联的液晶单元和光电导晶体。这非常像液晶投影仪，OALV是用来根据预编程的逐层图像动态雕刻大功率激光。但是与传统的液晶投影仪不同，OALV是非像素化的，可以处理高激光功率。
这种区域打印技术除了可以生产较大零件的能力外，还可以产生与现在的金属3D打印机相当的打印质量，并且可能超越今天的金属3D打印质量，通过在投影图像中微调灰度梯度的能力意味着更好地控制残余应力和材料微观结构。
提高生产力是几乎所有引入市场的新 3D 打印技术的主要目标。金属增材制造中两个最突出的例子是电弧沉积和粘结剂喷射。电弧沉积使用基于线的焊接工艺来沉积材料。然而，高沉积速率在分辨率方面存在限制，导致典型的最小特征尺寸在 5-10 毫米的范围内。粘结剂喷射基于喷墨打印技术以高生产率打印毛坯零件，但是如果以高生产率为目标，毛坯零件的脆弱性会导致特征尺寸有限。由于需要变形和烧结专业知识，因此两步法也使得该技术在使用方面具有一定的挑战性。目前，使用这两种技术方法可以实现 400-1,500 cm3/h 之间的构建速率。
Seurat 的区域打印技术通过将生产力提高到任何现有金属 3D 打印技术的极限之上，从而增强了广为人知的 L-PBF 方法。它的构建速度甚至比电弧沉积还要高，但它保持了激光粉末床融合的精度和分辨率，并有可能进一步提高表面质量和零件灵活性。
资料来源：3D科学谷全球战略合作伙伴AMPOWER2020 年报告，Seurat 评估
如果增材制造可以击败传统制造的经济性呢？
增材制造从一开始就一直在努力证明其商业可行性。高原料成本、缓慢的处理速度和高资本投资使工程师在使用 AM 时难以做出积极的商业案例。另一方面，过去 100 年来，铸造、锻造或机械加工等传统技术的成本结构得到了优化。尽管如此，金属3D打印还是获得了一定的产业化应用，当前的商业案例基于缩短交货时间、优化重量、降低组装成本或提高性能。
Seurat的区域打印技术突破了现有的单件成本障碍。与当今的增材制造技术相比，第一代系统的成本已经降低了 50%。然而，根据3D科学谷的了解，Seurat独特的技术原理有可能进一步降低成本。Seurat未来几代机器的目标是到 2030年制造成本赢过传统压铸工艺，这将标志着增材制造成为主流技术的突破。
Seurat未来几年的设备制造经济性目标，逼近铸造与锻造的经济性
Seurat当前与未来的制造经济性，与当前的增材制造相比
Seurat 的区域打印技术突破了现有的单件成本障碍
即使对于单件成本十分敏感的汽车零件，Seurat的区域打印也可以实现超越纯成本竞争的价格点。
在过去十年中，全球金属制造市场的交易量达到了约 1万亿美元。由于其低成本、高可用性和成熟的工艺，大批量锻造和铸造应用覆盖了大部分市场。随着每件制造成本的降低，市场份额显着增长。
今天的3D打印-增材制造只占市场的一小部分，主要集中在医疗和航空航天领域的高价值应用。仅仅在传统制造技术中那些通常已经很昂贵的，具有高性能要求的零件，为传统的增材制造技术提供了理想的商业案例。
金属3D打印与CNC机加工设备市场比较，
资料来源：3D科学谷全球战略合作伙伴AMPOWER2020 年报告，Seurat 评估
根据3D科学谷的了解，Seurat通过进一步降低制造成本来打入更大的市场。使用Seurat第一代机器，可实现约 300 美元/公斤的制造成本，这可能使市场规模增加一倍。预计Seurat 2024 年推出的第二代系统以及 2027 年和 2030 年的后续系统将真正改变游戏规则。Seurat的GenX 将制造成本降低至 25 美元/公斤以下，从而开启更大的金属制造市场。
那么这意味着什么呢？
拿西门子已经投入生产的一项主要应用燃气轮机旋流器来举例。这些零部件安装在西门子 SGT 5/6 8000H 燃气轮机的先进燃烧系统中，用于将燃气与压缩空气混合。3D打印-增材制造使得从 8 个零件减少到 1 个，通过优化设计和工业化制造流程缩短交货时间并实现积极的商业价值。
© 西门子
如果通过Seurat的区域打印技术，这将进一步改变增材制造的游戏规则。保守地计算，该技术可为西门子能源提供在未来几年将增材制造零件的产量提高 10 倍的潜力。
总体来说，通过将超过 200 万个激光点聚焦在金属粉末床上——每个点的功率和持续时间都完全可控——以创建生产级、功能齐全的组件。3D科学谷认为Seurat的区域打印确认了其多维的市场定位：提供规模生产所需要的效率和经济性，且满足制造所需要的分辨率和质量。
而使用二极管激光器加工金属方面，Seurat并非是全球独此一家。来自德国亚琛的LMI打造了与其他金属3D打印系统有很大不同的设备。面向教育市场和中小企业的低成本采用，采用笛卡尔系统，LMI的Alpha 140 金属3D打印机具有宽敞的内部空间，更紧凑的机身尺寸。LMI的Alpha 140 金属3D打印机通过德国库尔特埃莎进行组装，并提供全球化的服务。而也将通过库尔特埃莎以及ACAM-亚琛增材制造中心进入中国市场。
究竟二极管激光器加工金属在PBF领域，属于另辟蹊径并与原有的L-PBF技术友好并存？还是是颠覆性的创新，将原有的L-PBF技术“吸入”新的技术赛道上？3D科学谷将保持持续关注。
l 文章来源：3D科学谷内容团队
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